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    学术论文
    基于身份属性的SDN控制转发方法
    祝现威,常朝稳,朱智强,秦晰
    2019, 40(11):  1-18.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019232
    摘要 ( 288 )   在线阅读 ( 117 )   PDF下载 (1553KB) ( 241 )   可视化   
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    针对软件定义网络中数据流转发缺少有效的转发验证机制和OpenFlow协议匹配字段数量有限的问题,提出了一种基于属性密码的转发控制架构。通过设备属性生成属性标识和属性签名,并将其封装在分组头中。当数据流离开网络时,转发设备对其进行数据验证,确保数据流的有效性。同时,将属性标识作为流表匹配字段,通过属性标识定义网络转发行为,该机制与属性签名验证共同实现细粒度的访问控制。实验结果表明,该系统能有效实现数据流的细粒度的转发认证,且转发粒度高于同类方案。

    宏基站和微基站群之间的预测性信道调度算法
    谢映海,姚若河,吴斌
    2019, 40(11):  19-29.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019217
    摘要 ( 184 )   在线阅读 ( 56 )   PDF下载 (1294KB) ( 135 )   可视化   
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    针对 5G超蜂窝网络的宏基站和微基站群之间的非实时业务传输,提出了一种新型预测性信道调度算法。首先,利用静止通信体之间无线信道的随机平稳过程特征,从古典概率论的角度为调度过程建立了一个离散信道状态概率空间并对其进行事件域分割;然后,通过各事件域的概率数值计算实现对多用户多非实时业务的高效调度。理论分析和仿真结果表明,所提算法计算复杂度低,和其他一些经典调度算法相比,所提算法可在更长时间维度上进行业务优化传输,在吞吐量性能上逼近最大信噪比算法,重负荷情况下系统吞吐量提升了约14%;同时通过精确量化计算实现了业务期望速率和实际调度速率的自适应匹配。

    基于多端卷积神经网络的调制识别方法
    查雄,彭华,秦鑫,李广,李天昀
    2019, 40(11):  30-37.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019206
    摘要 ( 303 )   在线阅读 ( 53 )   PDF下载 (1239KB) ( 352 )   可视化   
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    为识别当前卫星通信系统所采用的主要调制方式,提出了一种基于多端卷积神经网络的通信信号调制识别算法。利用信号的先验信息以及对网络拓扑结构的认知,将信号时域波形转化为眼图和矢量图,作为信号的浅层特征表达,并由此设计了基于多端卷积神经网络的调制识别模型。通过训练所搭建的网络,对浅层特征进行深度提取和映射,最终完成了目标信号的调制识别。仿真实验表明,所提算法相对于传统调制识别算法以及目前基于波形和星座图的深度学习识别算法识别效果更好,当信噪比为5 dB时,识别性能可达95%。

    基于Rayleigh商的次子空间准则跟踪函数
    徐中英,高迎彬,孔祥玉,杜伯阳
    2019, 40(11):  38-44.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019216
    摘要 ( 111 )   在线阅读 ( 16 )   PDF下载 (863KB) ( 86 )   可视化   
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    针对次子空间信息准则函数缺乏的问题,通过对Rayleigh商函数添加惩罚项提出了新型的准则函数。平稳点分析表明,当且仅当神经网络权矩阵收敛到次子空间的一组基时,准则函数达到全局极大值。采用梯度上升法推导出一个新型的次子空间跟踪算法,并分析了算法的全局收敛性。仿真实验和实例应用验证了准则函数和导出算法的正确性。

    面向云数据中心的多业务差异化流量管理优化策略
    王耀民,王霞,董易,高莲,张松海,施心陵
    2019, 40(11):  45-56.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019215
    摘要 ( 181 )   在线阅读 ( 20 )   PDF下载 (2906KB) ( 131 )   可视化   
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    为应对运营商云数据中心多业务差异化流量管理要求,提升网络性能和业务体验,构建符合运营商云数据中心运营要求的多业务差异化流量管理模型(MSD),针对MSD模型改进斐波那契树优化(FTO)算法,提出运营商SDN云数据中心流量管理的MSD-FTO策略。实验结果表明,该策略具备良好的全局优化能力和多模自适应特性,通过算法全局局部交替迭代寻优得到多个符合条件的差异化流量管理方案,可解决运营商云数据中心多业务差异化流量管理问题,有效提升云数据中心的网络性能和业务体验。

    基于特征值的频谱感知融合算法
    赵文静,李贺,金明录
    2019, 40(11):  57-64.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019201
    摘要 ( 180 )   在线阅读 ( 24 )   PDF下载 (1058KB) ( 206 )   可视化   
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    针对目前的频谱资源使用效率低的问题,提出了一种新的基于特征值的频谱感知融合算法,从而更好地实现动态频谱共享。所提算法利用样本协方差矩阵的最大特征值、迹和所有特征值的几何均值构造了检测统计量。通过随机矩阵理论分析了所提算法的检测概率及虚警概率,并得到了理论门限的解析表示。此外,从理论上分析了所提算法中参数的选择问题。仿真实验表明,所提算法比已有的特征值检测算法具有更好的检测性能。

    基于二维码和可逆可视水印的图像隐私保护方案
    姚远志,王锋,严文博,俞能海
    2019, 40(11):  65-75.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019220
    摘要 ( 284 )   在线阅读 ( 43 )   PDF下载 (3002KB) ( 157 )   可视化   
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    针对图像在网络传输中的隐私信息泄露问题,提出了一种基于二维码和可逆可视水印的图像隐私保护方案。为了保护图像拍摄时间、拍摄地点和详细描述等隐私信息,首先将这类隐私信息加密后存储在云平台,并生成能够链接到加密隐私信息的统一资源定位符。该方案将统一资源定位符编码成二维码,并将该二维码作为可视水印可逆地嵌入图像中,实现对隐私信息的访问权限控制。在该方案中,使用视觉感知模型选择适合的水印嵌入参数,以平衡水印的可视性和载密图像的视觉质量。实验结果表明,该方案能够保证载密图像具有良好的视觉质量,同时不影响二维码的正确识别和解码。使用所提方案在保障图像传输质量的同时,也降低了隐私泄露的风险。

    提高fuzzing边覆盖率的改进方法
    贾春福,严盛博,王志,武辰璐,黎航
    2019, 40(11):  76-85.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019223
    摘要 ( 326 )   在线阅读 ( 28 )   PDF下载 (874KB) ( 1020 )   可视化   
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    针对 AFL 边覆盖不全、未充分利用边覆盖信息和有效字节信息的问题,提出了改进方法。首先,设计了新的种子选择算法,在一轮循环中可完全覆盖所有已发现的边;其次,按边覆盖热度对路径评分,以此调整种子的测试次数;最后,对有效字节进行更多的变异。基于上述方法实现了新的 fuzzing 工具—efuzz。实验表明, efuzz的平均边覆盖数比AFL和AFLFast分别增加了5%和9%;在LAVA-M测试集中,efuzz发现的漏洞数超过了AFL;在常用软件中,efuzz发现了3个新的CVE漏洞。所提方法可以有效提高fuzzing的边覆盖率、提升漏洞发现能力,具有实用性。

    不完美时间同步下物理层安全协同干扰功率分配
    郭文博,宋长庆,文荣,赵宏志,唐友喜
    2019, 40(11):  86-93.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019214
    摘要 ( 158 )   在线阅读 ( 12 )   PDF下载 (721KB) ( 135 )   可视化   
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    物理层安全中,考虑不完美时间同步,提出了一种使通信系统保密容量最大化的协同干扰功率分配方法。通过分析授权接收机处由不完美时间同步引入的残余干扰功率,给出了最优功率分配方法,并讨论了最优干扰功率与相对信道质量之间的关系。理论和仿真分析表明,当同步误差较小时,需要消耗额外功率来达到预设的保密容量,且干扰功率随误差增大而增大;随着误差进一步增大,系统保密容量渐渐无法达到预设目标,甚至可能降至0。

    基于非完美信道信息的MIMO NOMA系统和速率最大化
    孙彦景,刘洋,周家思,曹起,李松
    2019, 40(11):  94-100.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019221
    摘要 ( 330 )   在线阅读 ( 28 )   PDF下载 (775KB) ( 223 )   可视化   
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    基于非完美信道状态信息,针对系统发射功率受限和用户速率需求约束下的系统和速率最大化问题,结合多输入多输出(MIMO)和非正交多址接入(NOMA)技术设计预编码和接收机。限定强用户的每条数据流都需要解码相应的弱用户信号以利用串行干扰技术消除弱用户信号的干扰,利用半正定规划和一阶泰勒展开将所形成的非凸优化问题转化为D.C.问题,并采用罚函数解决预编码秩为1的限制。仿真结果表明,相比于正交多址接入技术,所提出的D.C.算法可以提高系统和速率。

    基于属性加密的区块链数据溯源算法
    田有亮,杨科迪,王缵,冯涛
    2019, 40(11):  101-111.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019222
    摘要 ( 493 )   在线阅读 ( 45 )   PDF下载 (810KB) ( 357 )   可视化   
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    针对目前基于区块链的溯源算法主要通过同态加密及零知识证明进行隐私保护,使溯源信息难于实现动态共享这一问题,提出基于属性加密的区块链数据溯源算法。为实现交易隐私的动态保护,基于 Waters 所提CP-ABE方案设计适用于区块链的策略更新算法,完成交易隐私的动态保护。为实现区块内容可见性的动态更新,基于策略更新算法设计区块结构,实现区块内容可见性的动态更新。通过安全性及实验仿真分析表明,所提算法可以在完成保护交易隐私的同时,实现溯源信息动态共享。

    单/多源网络编码同态签名方案
    俞惠芳,李雯
    2019, 40(11):  112-121.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019219
    摘要 ( 116 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (777KB) ( 100 )   可视化   
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    针对单源和多源网络编码污染问题,提出了2种网络编码同态签名方案。单源网络编码椭圆曲线同态签名在椭圆曲线上对消息的散列值进行签名,输出消息、散列值和散列值的签名,接收节点验证签名,该方案通过同态的椭圆曲线签名来抵御代内/间污染。基于双线性对的多源网络编码同态签名不仅能够抵抗污染攻击,而且引入时间戳来抵制网络中的重放攻击。通过随机预言模型下的证明,2 种方案在选择性攻击下都是安全的。通过效率分析发现,2种方案都能有效提高验证效率。

    SIMON轻量级密码算法的唯密文故障分析
    李玮,吴益鑫,谷大武,李嘉耀,曹珊,汪梦林,蔡天培,丁祥武,刘志强
    2019, 40(11):  122-137.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019204
    摘要 ( 174 )   在线阅读 ( 20 )   PDF下载 (3324KB) ( 126 )   可视化   
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    在随机半字节故障模型下,针对Feistel结构的SIMON密码进行了唯密文故障攻击。导入随机半字节故障产生错误密文,对每个错误密文解密生成中间状态,利用统计学的知识分析中间状态的分布,在原有的SEI区分器、GF区分器、MLE区分器、MLE-SEI双重区分器、GF-SEI双重区分器和GF-MLE双重区分器的基础上,提出了新型的GF-MAP双重区分器、HW-MLE双重区分器、GF-HW双重区分器和HW-MAP双重区分器,对SIMON密码全部版本进行了统计分析。结果表明,SIMON密码不能抵抗唯密文故障攻击,并且所提新型区分器在SIMON密码中需要故障数更少,攻击效果更好。研究成果为其他类似结构的算法提供了重要的借鉴。

    综述
    工业互联网标识解析体系综述
    任语铮,谢人超,曾诗钦,赵浩然,喻嘉义,霍如,黄韬,刘韵洁
    2019, 40(11):  138-155.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019238
    摘要 ( 650 )   在线阅读 ( 67 )   PDF下载 (1391KB) ( 756 )   可视化   
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    随着物联网、5G和工业技术的发展,工业互联网已成为新兴研究领域。由于工业生产的特殊性,对标识解析服务的时延、安全性、稳定性都提出了更高要求。传统 DNS 标识主体单一、解析结果僵化、安全保护薄弱,无法满足工业互联网要求。在此背景下,如何对任意对象提供高效、灵活、安全的解析服务,已成为全球关注的热点领域。首先讨论了工业互联网标识解析体系设计原则和关键支撑技术,其次对现有标识解析体系进行了概述和对比分析,然后阐述了新型标识解析方案研究成果,最后讨论了该领域面临的核心问题,并对未来发展趋势进行了展望。

    杰青优青专栏
    面向中短距光纤通信系统的多维自适应传输技术
    唐明,陈曦
    2019, 40(11):  156-170.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019237
    摘要 ( 231 )   在线阅读 ( 29 )   PDF下载 (1112KB) ( 262 )   可视化   
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    基于中短距光纤通信系统特点,开展了3种高性能自适应调制编码技术研究。第一种方案在传统的比特与功率加载(BPL)的基础上引入前向纠错编码维度,实现三维自适应调制编码。该算法基于查找表分配调制与编码格式,比BPL算法的复杂度更低,传输速率更高。同样基于查找表,第二种方案借助于分块预编码实现了和传统BPL相同的速率,但削减了最高2 dB的信号功率峰均比,提高了功率效率。第三种方案采用概率整形(PS) QAM作为调制格式,以合理的复杂度为代价换取整形增益与几乎无限精细的调制粒度。依靠自适应分块预编码,在不降低速率的条件下,限制PS-QAM的数目以降低复杂度。实验表明,第三种方案实现了远优于BPL方案的速率与更高的接收机灵敏度。

    基于深度学习的面向IP-over-EON的可编程跨层网络业务性能感知系统
    朱祖勍,孔嘉伟,牛彬,唐绍飞,房红强,刘思祺
    2019, 40(11):  171-179.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019229
    摘要 ( 211 )   在线阅读 ( 20 )   PDF下载 (1120KB) ( 139 )   可视化   
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    为了实现实时的、细粒度的网络性能监测与调整,并且满足不同应用的特定服务质量需求,提出了基于深度学习的面向IP-over-EON的可编程跨层网络业务性能感知系统。该系统将基于网络业务性能感知的分布式网络监测与集中式网络管控相结合,分布式网络监测实现跨层和细粒度的网络监控,并基于深度学习进行数据分析。实验结果表明,该系统通过有机地结合集中式与分布式的处理方式,实现了及时的、自动化的网络控制与管理,具有良好的可扩展性。

    学术通信
    基于RLWE支持身份隐私保护的双向认证密钥协商协议
    杨亚涛,韩新光,黄洁润,赵阳
    2019, 40(11):  180-186.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019218
    摘要 ( 139 )   在线阅读 ( 16 )   PDF下载 (729KB) ( 107 )   可视化   
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    为了解决执行认证密钥交换协议时通信双方身份隐私保护问题,提出了一种基于C类承诺机制的抗量子攻击的双向认证密钥协商协议。该协议通过 C 类承诺函数隐藏通信双方的真实身份信息,并基于 RLWE 困难问题,在保障身份匿名的前提下,通过2轮的消息交互不仅完成了双向身份认证,而且保证了传输消息的完整性,并协商出共享会话密钥。经过分析,在协议执行效率上,完成匿名的双向认证与密钥协商只需2轮的消息传输,与 Ding等的协议对比,公钥长度缩短近 50%;在安全性上,所提协议能够抵抗伪造、重放、密钥复制和中间人攻击。所提协议在eCK模型下满足可证明安全性,同时所提协议基于格上的RLWE困难问题,可抵抗量子计算攻击。

    基于稳健特征点的平稳小波域数字水印算法
    牛盼盼,杨思宇,王丽,杨红颖,李丽,王向阳
    2019, 40(11):  187-198.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019228
    摘要 ( 122 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (2120KB) ( 136 )   可视化   
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    基于目前绝大多数数字音频水印方案仅仅能够对抗简单的常规信号处理,尚无法有效抵抗破坏性较强的局部去同步攻击,提出了一种基于稳健特征点的平稳小波域数字音频水印算法。首先利用高斯滤波技术计算出平稳小波域低频子带的一阶平滑梯度响应并确定基准阈值,进而提取出分布均匀且性能稳定的音频特征点;然后结合短时能量自适应确定适合于水印嵌入的局部特征音频段;最后利用扩展抖动调制方法将水印信息嵌入局部特征音频段中。仿真实验结果证明,所提算法具有较好的不可感知性,并且对常规信号处理(MP3压缩等)和去同步攻击(音调伸缩等)均具有较好的稳健性。利用描述能力强且性能稳定的平滑梯度刻画局部数字音频性质,提出一种基于平滑梯度的平稳小波域音频特征点提取方法,有效解决音频特征点稳定性差且分布极不均匀的缺点,提高了数字音频水印对幅度伸缩、局部变调、随机剪切等去同步攻击的抵抗能力。

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主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国通信学会
主  编:张 平
副主编:张延川 马建峰 杨   震
     沈连丰 陶小峰 刘华鲁
编辑部主任:易东山
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国际标准刊号:ISSN 1000-436X
国内统一刊号:CN 11-2102/TN
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