数据中心网络的研究进展与趋势
摘要：作为云计算的基础设施和下一代网络技术的创新平台，数据中心网络的研究成为了近年来学术界和工业界关注的热点．文中围绕数据中心网络研究的基本问题，介绍了国际国内的研究现状，包括数据中心网络拓扑设计、传输协议、无线通信、增强以太网、虚拟化、节能机制和软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）等，并展望了数据中心网络的发展趋势．CCN中选择性缓存机制的研究
摘要：现有Internet架构存在着众所周知的缺点，未来网络架构的研究成为了热点．其中，CCN（Content—Centric Networking）在众多新架构中正逐渐被大家认为是最有前途的方案之一，它要求网络中的每一节点都要有缓存功能．所以，研究高效的缓存机制就成为实现CCN预期目标的关键．针对CCN现有缓存机制中存在的“无序缓存”的问题，文中提出了选择性缓存机制SC（Selective Caching）．它根据用户的潜在需求和内容的流行规律，只在必要的节点上选择性地（而不是沿着内容传输路径处处地）缓存．同时，采用带宽换缓存的思想，利用链路的冗余带宽，将内容分流到相邻节点缓存，进一步提升缓存效率．我们首先提出了缓存空间消耗的理论分析模型，然后在多种实验条件下对SC进行了验证，实验结果表明SC可以提高网络的缓存效率和性能，同时SC的通信、计算、状态记忆等额外开销也都很小．面向服务和信息的网络体系结构——SIONA
摘要：随着网络需求的改变，信息中心网络ICN（Information Centric Networking）被提出，目前提出的ICN方案基本存在可扩展和部署难的问题．文中提出了一种新的面向服务和信息的网络体系结构SIONA．采用了IP地址加信息内容的Hash值作为信息名字，支持缓存加多源组播的路由模式，阐述了路由器反馈接收端驱动的多窗口的拥塞控制协议．IP地址作为信息名字的前缀，不仅支持IP地址的路由，而且解决了ICN的可扩展和部署难问题，保证了SIONA仍具有IP网络的可扩展能力．而多源组播路由协议和拥塞控制协议的提出保证了SIONA更高效、更稳定和更公平的传输．文中模拟了多源分块路由算法和拥塞控制算法．通过分析和模拟，SIONA不仅具有良好的可扩展性，而且更具高效性、安全性和易部署性．基于可信联盟的服务推荐方法
摘要：随着满足用户需求的候选服务数量的飞速增长，服务选择的难度日益增大，服务推荐已成为服务选择的重要环节之一，受到越来越多的关注．然而，目前基于协同过滤的服务推荐方法较少关注到服务的不同属性特征对相似度计算会产生不同的影响，在寻找邻居用户时也很少考虑推荐用户与目标用户之间的信任关系，难以抵抗推荐用户的恶意推荐，无法保障推荐结果的精确度和町信性．针对以L问题，文中通过引入服务的推荐属性特征，改进传统相似度计算公式并基于Beta信任模型建立用户间信任关系，根据改进的相似度计算方法与服务推荐行为的信任度构建出邻居用户的可信联盟，提出了一种基于可信联盟的服务推荐方法．仿真实验与结果表明：与现有其它诸多方法相比，该方法不仅提高了服务推荐的精确度，还能有效保障服务推荐者的可信性，能较好的抵抗恶意攻击．电子商务商品归一化方法研究
摘要：电子商务网站中不断增长的商品数量和商品规模对数据管理提出了新的挑战，其中一项重要基本任务是商品归一化，即识别属于同一个客观实体的所有商品．商品归一化的实现有助于提高商晶搜索的准确性、改善用户的体验．但由于在电子商务网站中，特别是在C2C（Customer—to—Customer）模式下，商品信息的数据质量很低且缺乏统一的模式定义规范，导致已有的商品归一化方法难以适用．针对这一问题，文中没计了一种将数据集成、数据清理和商品归一化相结合的混合框架．该框架首先基于图的方法进行模式集成，然后利用商晶的描述信息进行数据清理，从而得到数据质量更高且模式统一的商品信息数据；在数据集成和数据清理之后，利用逻辑斯蒂¨归（Logistic regression）模型训练分类器，从而得到商品之间的相似度矩阵，最后对相似度矩阵聚类实现商品归一化．通过与已有的方法在真实数据上进行对比实验，验证了文中提出的方法的有效性．一种基于波动类型识别的路由节点行为预测算法
摘要：路由节点行为预测可以为网络安全管理以及路由行为评估机制等提供重要的决策依据，而现有的路由节点行为预测算法存在诸如依赖专家经验、对样本要求较高以及在节点行为波动较大的情况下预测准确度下降等问题．为克服上二述问题，该文在灰色预测模型的基础上提出了一种路由节点行为预测算法，该算法将路由节点行为序列中的波动类型被分为突发波动和迁移波动，结合Markov预测模型实现波动类型识别，随后荩于不同的波动类型¨丈立相应的未来行为值预测方法：对于突发波动，预测方法基于平滑级比序列的灰色预测结果；对于迁移波动，预测方法基于路由节点行为序列的灰色预测结果．最后，使用Markov模型对预测结果进行修正．实验结果表明，相比于已有的节点行为预测算法，该文的预测算法在预测精度上有较大提升．无线多跳网络最佳转播模型及广播机制研究
摘要：为解决广播给无线多跳网络带来的严重的资源竞争与冲突、过大的转播冗余与能耗的问题，提出无线多跳网络有效广播机制．以获取高广播效率为目的建立了最佳转播模型，基于最佳位置转播和平衡能耗的思想来减小转播次数和能量消耗．该广播机制仅需本地信息就可完成有效转播，理论分析与仿真研究表明该广播策略是一种分布式、低开销、低转播冗余的无线多跳网络“绿色”广播机制．无线Mesh网络中满足带宽需求的路由器部署方法
摘要：兀线Mesh网络是移动互联网的一种重要接人方式，如何合理、高效地部署Mesh路山器（MeshRouter，MR），从而以较低的部署成本获得较好的网络性能，是当前的研究热点．文中首先给出一种分层的部署场景模型及十11关假设，并在此基础上利用混合整数线性规划方法对MR部署问题进行形式化描述；然后提出一种基于网络流的MR部署贪心算法NFGreedy，该算法以迭代的方式从MR候选位置集rrI选择权重最大的节点进行相应的节点部署，其中节点权重定义为当前网络可满足的最大用户带宽需求的平均增量，可利用网络流方法进行求解；最后通过一系列仿真实验将NFGreedy算法与现有算法进行对比，实验结果表明该算法与基于MILP的算法辑1比，虽然所部署的MR数量略多，但是能适用于较大规模的WMN；而与启发式的ILSearch算法相比，则大大减少了所部署MR的数最．洋葱路由追踪技术中时间特征的建模与分析
摘要：针对洋葱路由匿名通信机制，现有研究工作提出了多种基于时间特征的追踪技术方案，但对如何从理论上解释时问特征町用于追踪的原因，以及如何确定为形成特定时间特征所需调制的报文延时幅度等问题缺乏相应研究．以目前广泛使用的第二代洋葱路由Tor匿名通信系统为研究对象，深入分析其数据包调度策略，建立相应数学模型，并提出数据包输入和输出缓冲区的平均队列长度和网络层报文数量估算方法．在此基础上，结合提出的时间特征差异度度量方法，解释说明能够借助时间特征来进行匿名通信追踪的原因，同时得出影响追踪效果的3个具体因素．进一步，针对ON／OFF流水印模型，推导出在满足一定水印检测率前提下应调制的报文延时幅度．通过Tor实验环境验证了理论分析的正确性．研究成果为后续匿名通信相关研究提供理论和实践指导．基于效用最大的多小区异构网络调度和功率控制方法
摘要：为了在任何时间任何地点给移动用户提供无缝的网络接人和可靠的Qos保证，网络融合成为当前研究的热点．为了使异构网络在接纳用户时获得最大的效用，该文提出了一种多小区异构网络接纳方法．该方法分配给用户合适的网络和传输功率，以最大化全网的效用．文中对效用联合的优化问题进行分步求解，降低了模型求解的复杂度，进一步，文中对不同制式的网络做了不同的处理：对于时分系统，文中方法采用联合匈牙利方法（Joint Hungarian method，JOHG）获得基站与用户的关联和基站对用户的传输功率；对于码分系统，采用机会接人和多用户的注水定理方法（Opportunistic Scheduling Multiple Water Filling，OSMWF）获得基站子信道与用户的关联和子信道的发送功率．仿真结果表明，与现有的几种接人方式相比，该文所提的方法能获得最大的接人效用．基于Cayley图的六度环绕网络研究
摘要：六度网络是一类平面图网络结构，将平面以等边三角形的形式进行分割，包括六度网孔网络和六度环绕网络．六度网孔网络不是规则网络，其边缘节点与内部节点的度不相等．通过对六度网孔网络的边缘节点建立环绕边就形成了规则的六度环绕网络，每个节点的度为6．但是由于环绕边的存在，使得六度环绕网络的通信算法实现复杂，网络直径也非常难于计算．六度环绕网络被证实是一种Cayley图模型，具有良好的对称性．但是基于Cayley图的六度环绕网络的最优路由算法、广播算法还没有得到，该网络模型的具体直径值也是未解问题．针对基于Cayley图的六度环绕网络模型，文中给出了一种简单的最优路由算法和一种基于陪集图理论的广播算法，并给出该网络模型的网络直径确切值．SAMS：一种新型身份／位置分离方案
摘要：当前互联网中的IP地址同时标识主机身份和主机位置，这种语义重载主要导致了两方面的问题．一方面，它使得核心网络路由表项数量急剧增长，引起路由可扩展性问题．另一方面，主机难以存在不改变身份标识的情况下实现多宿主和移动中的高速切换．解决这两个问题的根本办法是主机的身份和位置分离，即分别使用相互独立的身份标识和位置标识．目前身份／位置分离方案得到了研究人员的广泛关注，然而现有的方案只是针对某一个问题，不能同时解决这两个问题．此外身份位置分离之后的真实身份问题也很重要．文中提出一种新型身份／位置分离方案SAMS（Scalable Authentic Mobileidentifie-locator Separation scheme），它将川户身份标识、主机身份标识、边缘网络位置标识和核心网络位置标识分离，并设计合理的体系结构将这4种标识结合在一起，对路由可扩展性，主机多宿主和移动能力都有很大的提高，并支持真实身份．文中实现rSAMS的原型系统，并在CERNET2主干网上进行了规模部署和实验，验证了方案的有效性和系统的兼容性．异构无线网络环境下的联合网络选择策略
摘要：异构无线网络环境下，无线终端可以采用多种接人技术（UMTS、LTE、WLAN等）进行通信．针对异构无线网络中带宽资源受限的问题，提出了一种基于带宽资源分配的网络选择策略．该策略首先以用户的信息传输速率作为目标函数，以带宽资源限制作为约束条件，采用凸优化理论得到最大化的信息传输速率，然后根据获得最大化信息传输速率所需的带宽资源和接入网络可提供的带宽资源，将用户分配到最合适的网络中，可以避免盲目接入造成的资源浪费．与已有的网络选择策略不同，提出的策略以带宽受限情况下最大化整体网络的信息传输速率和带宽利用率为目标．理论分析和仿真实验证明该文提出的网络选择策略可以获得较高的网络吞吐量和资源利用率．RocketTC：一个基于FPGA的高性能网络流量分类架构
摘要：基于深包检测技术的流量分类方法可以达到95％以上的识别率和准确率．然而，由于计算复杂性高、存储消耗大等原因，主流软件方法只能提供百兆（线速率）处理能力，而且不能处理大量流并发的情况．文中提出一个基于深包柃测技术的芯片级流量分类架构RocketTC，通过对应用层协议特征、匹配引擎和流管理策略进行优化，使其支持万兆级数据吞吐率．RocketTC具有两个核心模块：基于FPGA的流管理器和动态可重构的分类引擎阵列，前者实现万兆件吐率下的流表管理，后者快速检测流量特征并支持动态协议特征更新特性．文中提出的分类方法使用轻量级DPI方法，通过缩小检测范围和特征长度进一步减少计算复杂度和存储消耗．我们使用Xilinx Virtex-5 FPGA对上述设计进行实现与在线流量测试，结果表明Rocket TC可以对92种网络协议进行识别，准确率达到97％，而且稳定提供20Gbps线速处理能力．基于效用最优化的多路径网络资源公平分配
摘要：网络资源最优分配除了要提高资源的利用率外，还应该实现面向服务、以用户为中心的资源分配目标，从而达到网络资源的公平分配，最大程度的满足用户的满意度．为了实现上述分配目标，文中考虑了多路径网络的资源公平分配问题，将多路径网络效用最大化模型分解为3个独立的子问题，而每个子问题其实对应于互联网体系结构的一层，并阐述了各个子问题的经济学含义．分析了用户所支付的价格和路径所收取的价格之间的关系，并提出了一类流量控制算法，通过该算法可以得到网络资源的最优公平分配．同时，考虑了算法在实际网络中的具体实现，并提出了基于窗口的流量控制机制．大规模RFID系统中一种能量有效的丢失标签快速检测算法
摘要：在基于主动式标签构建的RFID系统中，如何以能量有效的方式检测出丢失标签是一个重要的研究问题．针对多阅读器RFID系统，首次提出一种基于虚拟布鲁姆过滤器的丢失标签检测算法BMD，能够以较低的能量丌销快速地检测出丢失标签．算法的核心思想是让标签在一个查询帧中对RFID阅读器进行多次同复，并基于回复信息构造若干“虚拟”布鲁姆过滤器来进行丢失标签检测．理论分析和仿真结果均表明了BMD算法的有效性．相比于传统的基于标签标识号收集的检测方法，BMD算法的能耗要低一个数量级，算法执行时间减少了最高达52％；相比于当前最好的单阅读器丢失标签检测算法IIP，BMD算法的能耗要低两个数量级以上，并且算法执行时间减少了最高达80％。负载均衡感知的无线传感器网络容错分簇算法
摘要：好的分簇算法能够有效减少网络能耗和提高网络可靠性，但是簇间负载的不均衡性和通信的不可靠性会严重影响分簇算法的性能．针对这个问题，该文首先提出了一个负载均衡感知的无线传感器网络容错分簇算法．该方法引入了遗传算法的随机两点交叉算子和随机瞥点变异算子，从而设计了一种以种群粒子优劣为依据的自适应惯性权重调整策略，并提出了一种自适应的离散粒子群优化算法．算法设计同时考虑负载均衡和能量消耗两个优化目标，给出一种基于自适应离散粒子群优化的簇首选举机制；其次，为了保证网络上数据传输的可靠性，以最小生成树为基础，提出了一种用于保证簇片二连通性的簇问连通算法，通过消除网络中的割点，以保证网络的二连通性．仿真实验结果表明，该文提出算法在负载均衡和二连通性上有较好的性能，能有效减少了网络能耗，延长网络生命周期，并提高网络可靠性．基于四边形斯坦纳树的无线传感器网络连通恢复
摘要：在恶劣环境下无线传感器网络的节点和通信链路常常会失效，致使网络被分割为很多分离的分区，因此通过布置尽量少的中继节点实现高健壮性的连通恢复对于维持网络的正常运作必不可少．对于一个被分割的无线传感器网络，找到相应的位置布置最少中继节点恢复连通是一个NP难题，在实际应用中只能采用启发式算法．文中提出了一种新的基于四边形斯坦纳树的算法来恢复网络连通．此算法首‘先探测出各分区并确定各分区的代表节点及其位置，然后寻找合适的四边形连接分割的网络分区，确定这些四边形的斯坦纳点；对无法用四边形连接的各连接部分用三角形斯坦纳树或最小生成树的方法连接；最后沿着斯坦纳树的边在相应位置布置中继节点，实现网络连通的恢复．大量的仿真实验表明文中提出的方法能够减少所需中继节点的数量，恢复后的拓扑结构中节点的连通度更高，容错性更好．