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计算机学报 2011年第07期杂志 文档列表

计算机学报杂志《物联网关键理论与技术》专题

基于位置的服务：架构与进展1155-1171

摘要：随着无线通信技术和智能移动终端的快速发展,基于位置的服务（Location-based Services,LBS）在军事、交通、物流等诸多领域得到了广泛应用,它能够根据移动对象的位置信息提供个性化服务.目前,主流的定位技术大致可分为卫星定位、基于网络基础设施的定位和感知定位三类.LBS使用有效的移动对象时空索引技术来高效处理服务查询请求,并且采用不同隐私保护策略以有效保护用户的位置隐私.近年来,由于应用场景趋于复杂、多定位技术协同、数据规模迅速扩大等因素影响,室内LBS、不确定位置信息管理、新型隐私保护技术、云计算平台下的LBS、社会化LBS等也越来越重要.文中介绍了LBS系统的架构及其各个组成部分的关键技术,回顾了近几年来LBS技术的研究进展,探讨了未来的研究方向.

电子织物研究进展1172-1187

摘要：电子织物是织有或者植入电子功能组件、模块互联和电源等器件的智能布块,被认为是实现普适计算的一种理想平台,也是物联网的一种使能器件.文中首先介绍了电子织物系统的定义,分析了织物系统的特点,并界定了电子织物研究的两个阶段;提出了电子织物的研究框架,把这个新兴研究领域的开放问题归类为5个研究层面和2个研究侧面.随后,简要介绍了各个研究小组及其标志性工作和原型演示系统;在此基础上,按照研究框架,评述了现有研究成果.最后,文中讨论了现阶段该领域的研究趋势和热点问题.

物联网环境下UC安全的组证明RFID协议1188-1194

摘要：物联网的安全和隐私保护问题是制约其进一步发展的关键性问题,如何设计一个安全、高效的组证明RFID协议是物联网安全需要重点研究的一个问题.首先,文中对物联网环境下组证明RFID协议的交互模型和攻击模型做了分析和描述.然后,在通用可组合安全框架下,形式化定义了理想功能FVS和RFID组证明理想功能FGP.最后,在FVS-混合模型下,设计了组证明RFID协议πGP,并证明对于任意的攻击者而言,协议πGP能安全实现理想功能FGP.根据组合定理表明新的组证明RFID协议具有通用可组合安全性.

面向无线传感器网络应用的自适应调试方法1195-1213

摘要：传感网技术是物联网得以实现的重要基础.然而,受到资源有限以及程序行为不确定等因素的影响,无线传感器网络上编程和调试的难度尤甚于普通的分布式程序.文中提出了一种面向无线传感器网络程序的源码级错误诊断方法.该方法采用基于全局量计数器的方法进行程序追踪,然后根据追踪日志重放错误执行轨迹,支持属性违反错误的分析和调试.同时,通过依赖分析确定与属性相关的程序片段,并根据系统资源约束以及用户反馈,自适应调整追踪这些程序片段的代码,以满足系统资源的限制,支持错误定位.文中以Open64编译器为基础,实现了一个针对TinyOS操作系统中nesC程序错误诊断的原型系统.实验数据表明,此方法能够有效地控制确定性重放技术的时空开销,有力地支持了无线传感器网络程序中属性违反类型错误的诊断.

多信道无线网络中优化QoM吉布斯采样信道选择算法1214-1223

摘要：在无线网络中采用专用节点对用户的通信活动进行监测可实现网络的故障诊断和资源管理.由于硬件资源受限,无线节点通常在一个时刻只能工作在一个信道上,因此优化各个节点的信道选择使整个网络收集的用户信息量达到最大,即网络监测质量（QoM）达到最优是一个关键问题.文中提出一种基于吉布斯采样（Gibbs Sampler）的分布式节点信道选择算法.根据优化目标构造了能量函数,以计算各个信道的选择概率,并完成对信道的优化选择.该算法复杂度低,具有可证明的收敛性,大量实验结果表明该算法可以实现无线网络QoM最优化问题的分布式求解,而且解的质量近似达到了集中式算法的性能.

计算机学报杂志综论

基于包含的指针分析优化技术综述1224-1238

摘要：指针分析是程序分析和编译优化的基础,针对基于包含的指针分析算法的改进一直是指针分析领域研究的热点之一.文中从该指针分析算法改进的两类技术来总结近二十年来相关的研究工作,包括在线优化技术如约束图上的强连通分量的检测和消除等和离线优化技术如变量替换等.通过实验对比了7种较有影响力的分析算法和三种离线优化算法,并从性能、内存开销等方面进行了评述和总结.文章最后阐述了基于包含的指针分析今后潜在的研究方向.

计算机学报杂志研究论文与技术报告

蛋白质网络中复合体和功能模块预测算法研究1239-1251

摘要：预测蛋白质相互作用网络中的复合体和功能模块对于理解生物系统的组织和功能具有重要的意义.到目前为止,已经出现了大量的蛋白质复合体和功能模块预测算法及相关的软件,这些算法各具特色,但同时也具有一定的局限.文中对典型的聚类预测算法进行了研究,依据算法特性对它们进行了分类,并从算法思想、关键技术以及算法性能等方面进行了分析和比较.进一步介绍了基于网络比对策略检测保守模块的算法.最后,结合蛋白质网络数据集对典型的聚类算法从运行效率和预测结果的匹配率等方面进行了比较与分析,为生物网络模块的挖掘和分析提供了有益的参考.

社交网络蠕虫仿真建模研究1252-1261

摘要：随着互联网虚拟社交网络的发展,借助网络用户进行传播的社交网络蠕虫已经成为威胁网络安全的重大隐患之一.文中从社会工程学的角度研究社交网络蠕虫的传播机制,通过量化影响用户行为的若干因素,提出了微观节点上的基于用户安全意识的行为博弈模型;通过分析网络用户活动的习惯特性,构建了宏观网络上离散的基于用户习惯的社交网络访问模型;从而实现了一个适用于社交网络蠕虫传播研究的仿真系统.实验分析了模型中用户相关因素对蠕虫传播的影响,验证了仿真系统的有效性.最后,利用该系统仿真了社交网络蠕虫在异质社交网络中的传播,揭示了网络拓扑结构和社交网络混杂程度对蠕虫传播的影响,为社交网络蠕虫相关研究提供了重要支持.

安全协议逻辑程序不停机性快速预测的动态方法1275-1283

摘要：基于一般逻辑程序停机性刻画的动态方法,研究了解形式不动点不停机的一种动态刻画方法,给出了安全协议Horn逻辑扩展模型解形式不动点不停机性的一个充分条件.基于这个充分条件给出了一种不动点计算不终止的预测方法,该方法能够根据新产生的解形式逻辑规则,预测不动点计算的不终止性,同时定位模型中导致解形式不动点无穷计算的解形式逻辑规则.解形式不动点不停机性的预测结果将作为选择精确验证方法或者抽象验证方法验证安全协议的基本依据.相关实验结果表明文中给出的预测算法是高效的.

对pSFLASH扰动公钥密码的一个实际攻击1284-1290

摘要：通过对SFLASH的中心映射进行扰动,最近Wang等人提出了一个新的多变量公钥系统pSFLASH.pSFLASH的设计者认为,扰动后的中心映射可以破坏SFLASH公钥潜在的数学结构,从而抵抗针对SFLASH的差分代数攻击[2-3].然而对于以（T-1,U-1,β,γ）为私钥的任一pSFLASH实例,一定存在一个可逆仿射变换U,使它变成一个以（T-1,■1）为私钥的SFLASH实例,因此利用对SFLASH的差分代数攻击[2-3],在几秒钟的时间内可以实际地伪造出任意消息的合法的pSFLASH签名.

具有解签密功能的无证书签密方案1291-1299

摘要：首先,提出具有解签密功能的签密概念.此模型中,原始解签密者把消息分为不同的主题,按照主题把解密权力授予不同的人;人可以代替原始解签密者解密其授权主题下的密文.其次,给出安全模型并基于无证书公钥密码体制提出一个具体方案.最后,基于Weak-BDH难题证明该方案的安全性.

7轮AES-128的非对称不可能飞来器攻击1300-1307

摘要：分组密码是信息安全中实现数据加密、认证和密钥管理的核心密码算法,其安全性分析是密码学的重要课题之一.基于差分分析原理,文中提出了分组密码新的分析方法：非对称不可能飞来器攻击.该方法是通过构造非对称不可能飞来器区分器,排除满足这种关系的密钥,并最终恢复出秘密密钥的一种攻击方法.利用密钥编排方案,基于差分表查询技术和数据多次利用技术,把新方法应用于AES-128.研究结果表明：攻击7轮AES-128所需的数据复杂度为2105.18个选择明文,时间复杂度为2115.2次加密,存储复杂度为2106.78个AES分组.就攻击轮数、数据复杂度和时间复杂度而言,新分析优于已有针对AES-128的攻击.

因子分解假设的复合模广义迪菲赫尔曼问题的伪随机提取1308-1313

摘要：研究怎样在因子分解假设下有效地提取复合模数上的广义菲赫尔曼问题的伪随机比特串.证明了Blum-Blum-Shub生成器是一个合适的广义菲赫尔曼问题提取器.利用Naor-Reingold-Rosen伪随机函数中的技巧证明：在因子分解假设下,对于任意的{1,2,…,n}上的真子集合A,即使公开了gi∏∈Aai,BBSr（g∏ni=1ai）仍然是伪随机的（其中,g是平方剩余群QRN上的生成元,N为Blum整数）.利用该结论,在因子分解假设下,可以得到不可区分意义安全的公钥加密和密钥交换协议.

混合体系结构中有状态硬件加速器的优化1314-1322

摘要：在诸多计算领域中,硬件加速器可以代替通用处理器上执行的软件完成专用功能,达到提高性能和降低功耗的目的.网络应用中,许多硬件加速器是无状态的,这就需要一个网络流的全部数据包到达后才能被处理.有状态加速器则可以确保每个数据包到达后即可被处理,因而具有更好的性能和灵活性.由于网络流的并发性,有状态加速器需要维护众多并发网络流的状态,并在需要时进行硬件状态切换,从而增加了加速器的性能开销.该文基于请求队列提出对不同网络流的请求进行动态重排序的方法,其中请求所在的队列可以在片上也可以在片外,从而有效减少加速器的状态切换次数.对多种流行的有状态加速器进行的实验结果表明,该方法可以有效降低加速器的平均响应时间并提高吞吐率.实验结果表明：与传统的FIFO设计对比,解压缩加速器的吞吐率最大提高了26.7%,响应时间最大减少了50%.

提升小波变换的数据并行计算方法研究1323-1331

摘要：研究了基于SIMD PE阵列对G级像素帧进行9/7提升小波变换的数据并行计算实现方法.首先,在分析9/7提升小波变换运算公式的局部计算特点的基础上,提出了PE状态标识法和基于PE标识的条件计算方法;其次,提出了SIMD PE阵列的虚拟化实现方法.研究表明,该方法提高了计算的并行度和规则性,并行度仅受限于阵列的规模且具备可裁减性和通用性,很适合于MPP系统芯片实现.

下一代光核心负载均衡分组交换机研究1332-1341

摘要：着重研究了在第五代交换机体系结构中极具竞争力的以阵列波导光栅路由器件为核心的负载均衡交换结构（AWGR-LB）.负载均衡结构通常使用严格的时分复用方式,调度简单但性能不够理想;AWGR的使用能够大大提高交换机整体容量,但由于其波长速率仅为端口速率的1/N（其中N为端口数）,其时延性能与传统交换矩阵相比仍有较大差距,因而不能提供良好的服务质量保证.文中提出了一种适应性时分复用调度算法,能够在保持100%吞吐率优势的同时,极大地改善负载均衡结构的时延性能;同时文中提出的双波导光栅路由器方案,使光交换矩阵能模拟传统交叉开关的工作模式,从而达到以端口线速率交换的效果,与适应性时分复用调度算法相结合,可进一步提高AWGR-LB的性能.

一种基于随机波束天线的自组网拓扑控制协议1342-1350

摘要：定向天线能显著提高无线系统的性能和容量,但采用定向天线的自组网拓扑构建问题比全向天线网络复杂.拓扑控制是一种保证网络连通和节能的有效手段.文中通过对随机波束自组网连通问题定性和定量的分析研究,运用样方统计法推导保证拓扑图高概率连通的临界邻居数;在此基础上,提出了一种基于邻居数的分布式拓扑控制协议,节点独立确定天线波束的朝向和信号发送功率大小,使得天线覆盖邻居节点个数等于（或略小于）预先设定的临界邻居数.该协议的特点是获取邻居信息的代价小,且运行简单.仿真结果表明：新协议在维护网络高概率连通的同时保证了节点最小能量特性;在节点能耗和网络传输性能等方面均优于全向天线基于邻居数的拓扑控制协议.