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    学术论文
    基于变分模型的梯度域色阶映射算法
    席志红,赵蓝飞,张驰,张志民
    2015, 36(1):  1-8.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015001
    摘要 ( 89 )   HTML ( 0 )   PDF (1804KB) ( 100 )  
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    针对梯度域动态范围压缩算法存在伪边缘以及局部细节扭曲等现象,提出了一种基于变分模型的梯度域色阶映射方法。首先,在梯度域内构造了一个既能够压缩图像的动态范围又能够保证边缘与细节信息的变分模型;其次,将Gibbs采样的思想引入到最速下降法中,在求解变分模型最优解的同时有效地提高了无约束最优算法的收敛速度;最后通过改进的最速下降法得到变分模型最优解。实验结果表明该算法能够有效地去除光晕,得到细节保持完好的低动态范围图像。另外,改进的最速下降法保证了算法的实时性。

    蜂窝小区边缘同频嵌入垂直覆盖的网络性能
    朱近康,邓娜,赵明
    2015, 36(1):  9-17.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015002
    摘要 ( 90 )   HTML ( 0 )   PDF (1387KB) ( 97 )  
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    提出一种在蜂窝小区边缘同频嵌入垂直覆盖的新型混合小区网络结构,具有抑制小区间干扰和提高边缘信干比等优点。该网络结构是以不改变目前蜂窝网络“水平覆盖”结构的前提下,在小区边缘干扰区域同频嵌入天线波束为垂直向下的微小基站,称作“垂直覆盖”,因此易于实际操作和实现。首先分析了蜂窝小区水平覆盖的干扰深度,垂直覆盖基站的干扰特性及各自的频谱效率。随后,针对提出的蜂窝小区边缘同频嵌入垂直覆盖的网络结构,分别研究了混合小区的水平覆盖中心区域和垂直覆盖小区边缘区域的频谱效率。结果表明,提出的新型混合小区网络结构,能有效抑制蜂窝小区间干扰,改善小区边缘性能,实现更高的频谱效率。

    空指针异常的自动故障定位方法
    姜淑娟,王兴亚,张艳梅,李威,鞠小林,刘颖祺
    2015, 36(1):  18-29.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015003
    摘要 ( 106 )   HTML ( 0 )   PDF (735KB) ( 265 )  
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    提出一种空指针异常自动定位方法。该方法首先结合程序的静态分析技术,利用程序运行时的堆栈信息指导程序切片,然后对得到的切片进行空指针分析及别名分析,得出引发空指针异常的可疑语句集合,最终给出错误定位报告。实验结果表明,所提方法虽然因收集堆栈信息和别名分析增加了时间开销,但是利用堆栈信息可以缩小问题搜索空间,别名分析可以发现隐含的值传递过程,从而克服单独使用静态方法分析结果引起误报和漏报的缺陷,使最终的错误定位结果更精确。

    基于虚拟散列安全访问路径VHSAP的云计算路由平台防御DDoS攻击方法
    吴志军,崔奕,岳猛
    2015, 36(1):  30-37.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015004
    摘要 ( 119 )   HTML ( 0 )   PDF (833KB) ( 99 )  
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    防御分布式拒绝服务DDoS(distributed denial of service)攻击是云计算平台安全保护中的一个关键问题。在研究大规模网络防御DDoS攻击的安全覆盖服务SOS(security overlay service)方法的基础上,揭示了SOS在节点被攻击时退出机制存在的安全漏洞,根据云计算路由策略改进了一致性散列算法 Chord,提出了适用于云计算路由平台3层架构的虚拟散列安全访问路径VHSAP(virtualization hash security access path),在安全访问路径中引入了心跳机制,利用虚拟机技术实现弹性的虚拟节点,完成在云平台中被攻击节点之间的无缝切换,保证用户对云计算平台的安全访问。针对VHSAP防御DDoS的性能进行了仿真实验,重点研究了在散列安全访问路径HSAP中被攻击节点数和切换时延等参数,并将实验结果与SOS方法进行了比较。实验结果表明在DDoS攻击下,VHSAP具有较高的数据通过率,可以提高云计算平台的安全性。

    社会属性感知的间断连接无线网络数据转发策略
    吴大鹏,孔晓龙,张洪沛,刘乔寿,熊余,王汝言
    2015, 36(1):  38-47.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015005
    摘要 ( 106 )   HTML ( 0 )   PDF (851KB) ( 85 )  
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    间断连接无线网络中的节点具有极强的聚集特性,数据转发过程需要充分地考虑节点之间的社会关系。提出一种社会属性感知的数据分发策略,根据实时获取的多维网络状态参数,节点以分布式的方式估计其自身及其他节点的社会属性。进而确定数据携带节点与目的节点之间的关系,以最小化资源开销的方式实现数据转发。结果表明,与典型机制相比,所提出的数据转发策略具有较高的投递率和较低的延迟,有效地改善了网络性能。

    支持QoS的多链路最少变换动态带宽分配算法
    梁根,俞鹤伟,孙立民,秦勇
    2015, 36(1):  48-56.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015006
    摘要 ( 66 )   HTML ( 0 )   PDF (1293KB) ( 99 )  
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    提出一种支持QoS的多链路最少变换动态带宽分配方法(MCDBA),该方法实现了支持不同的QoS等级,量化了带宽分配的大小,在满足一定QoS限制的条件下最小化带宽分配变换次数。仿真结果验证了MCDBA能有效地减少数据分组的时延和提高系统的带宽利用率,MCDBA可用于解决大规模网络链路接入的复杂QoS控制的实际问题。

    DTN网络中基于生灭模型的节点运动模式检测
    邓广宏,曹万华,张剑,程雄,冯力
    2015, 36(1):  57-67.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015007
    摘要 ( 108 )   HTML ( 0 )   PDF (1295KB) ( 118 )  
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    提出了一种 DTN 网络中基method based on birth and death model)。在节点数据传输过程中,根据数据传输量计算得到各个连通链路采样时刻于生灭模型的节点运动模式检测方法(MMD-BDM,mobility model detection的信道容量,在本节点构建以信道容量构成的三维时变连通矩阵,并在此基础上推导出基于边连通的节点连通性由转发策略。最后,将该运动模式检测方法应用在喷射路由(SWR,spray and wait routing)和随机网络编码路由生灭模型,然后分析节点连通边的生灭特征并以此判断节点的运动模式,以优化 DTN 网络消息投递过程中的路(RNCR,random network coding routing)算递率和投递延迟等数据投递性能。法中进行了仿真实验,实验表明,该方法能提高DTN网络机会路由的投

    基于上行多用户大规模MIMO系统能效优化算法
    胡莹,冀保峰,黄永明,俞菲,杨绿溪
    2015, 36(1):  68-74.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015008
    摘要 ( 105 )   HTML ( 0 )   PDF (1053KB) ( 119 )  
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    针对上行多用户大规模多输入多输出(MIMO)系统,提出了基于能效优化的资源分配方法。所提方法采用迫零(ZF)接收,以最大化系统能效下界为准则,系统功率消耗考虑电路功率消耗和发射功率消耗2部分,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的数据速率来优化能效函数。首先,根据目标函数的性质,证明全局最优速率分配和天线数的存在性和唯一性,然后,根据分数规划的性质,把原始的分数最优化问题转换成减式形式,进而提出一种新的迭代算法。仿真结果表明,所提算法以较少迭代次数取得了接近最优算法的性能。

    基于坐标变换的射频功放预失真参数估计方法
    黄浩,钱骅,姚赛杰,杨秀梅
    2015, 36(1):  75-83.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015009
    摘要 ( 118 )   HTML ( 0 )   PDF (1565KB) ( 111 )  
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    在低中频预失真器构架的基础上,提出了一种基于坐标变换的预失真参数估计方法,从而降低了传统数字基带预失真系统的硬件成本和数值计算量。算法将传统算法中的复数乘法转换为极坐标中的幅度乘法和相位加法,使同样的计算步骤所消耗的乘法和加法次数分别降低了75%和50%。所提算法由通用的通带Volterra非线性模型进行推导得出,证明了预失真处理算法中基带信号和低中频信号的等同适用性。对实际射频功放的测试实验结果验证了其有效性。

    基于特征值极限分布的合作频谱感知算法
    弥寅,卢光跃
    2015, 36(1):  84-89.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015010
    摘要 ( 100 )   HTML ( 0 )   PDF (664KB) ( 163 )  
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    采用最新的随机矩阵理论,对多个认知用户接收信号采样协方差矩阵的最小特征值的极限分布进行了分析,提出了一种改进的最大最小特征值合作感知和门限判决方法。该算法不需预知授权用户信号的先验知识,且能有效克服噪声不确定度的影响。与现有算法相比,在给定虚警概率时,仿真结果显示该算法判决门限更低、检测概率更高;而且在认知用户和采样数较少时,也能获得很好的检测性能。

    基于虚拟时间反转镜的水声OFDM信道均衡
    尹艳玲,乔钢,刘凇佐
    2015, 36(1):  90-99.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015011
    摘要 ( 121 )   HTML ( 1 )   PDF (1421KB) ( 145 )  
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    针对水声信道对正交频分复用(OFDM)系统带来的符号间干扰(ISI)问题,提出了虚拟时间反转镜(VTRM)信道均衡算法,该算法具有时间压缩特性和频域相位共轭特性,可以有效缩短信道长度,减小多途信道带来的相位畸变,采用匹配追踪(MP)算法估计信道仲激响应,可以精确地估计出水声信道的幅度、时延和相位信息,为虚拟时反信道均衡提供准确的信道信息,改进了传统匹配相关信道估计方法估计精度低、无法估计信道相位信息的缺点。仿真、水池和湖上实验结果表明,OFDM水声通信系统中,VTRM信道均衡技术性能优于被动时反镜(PTRM)信道均衡和最小平方(LS)信道均衡。

    基于动态分组的开放分布系统信任度量与管理研究
    蒋黎明,刘志明,张琨,徐建,张宏
    2015, 36(1):  100-110.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015012
    摘要 ( 96 )   HTML ( 0 )   PDF (1334KB) ( 93 )  
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    现有组信任模型在维护信任关系的稳定性与负载均衡能力方面存在局限性。为解决这些问题,提出一种稳定性增强的组信任模型SEGTM(stability enhanced group based trust model),以动态组构造与管理为基础,划分同组及跨组节点间的信任关系并给予了各自的度量方法,较好地解决了信任模型因信任网络拓扑动态改变而难以有效维护信任关系度量的准确性问题。仿真实验结果表明,该模型在应对网络拓扑动态变化时具有较好的稳定性和负载均衡能力,同时也能有效抵抗恶意节点的攻击。

    LTE系统中femtocell的动态频谱接入方法
    左旭舟,夏玮玮,沈连丰
    2015, 36(1):  111-120.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015013
    摘要 ( 85 )   HTML ( 0 )   PDF (2677KB) ( 120 )  
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    针对LTE系统中femtocell的通信需求,给出一种基于认知无线电技术的动态频谱接入方案,提出一种上行频谱的感知方法,femtocell 可发现周围被 macrocell 用户占用的频谱,还能进一步对这些频谱承载的业务类型进行识别,并根据不同的业务类型,选择不同的接入方法。如果femtocell检测到一段频谱承载的是话音业务,femtocell采用跳频的方法接入这段频谱;如果承载的是数据业务,femtocell就采用功率控制的方法接入频谱。仿真结果表明,该方法使femtocell实现对周围频谱承载业务的智能化识别和接入,从而在满足macrocell用户不同业务类型信干噪比要求的前提下,提高了femtocell小区的吞吐量。

    基于变分贝叶斯学习的音频水印盲检测方法
    唐鑫,马兆丰,钮心忻,杨义先
    2015, 36(1):  121-128.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015014
    摘要 ( 96 )   HTML ( 0 )   PDF (1263KB) ( 126 )  
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    为了提高音频水印的检测性能,基于音频帧MFCC特征的统计特性,提出了一种音频水印盲检测方法。在音频帧的DCT系数上嵌入扩频水印,对嵌入水印的音频帧和原始音频帧分别提取MFCC特征进行训练,分别建立高斯混合模型,并通过变分贝叶斯学习方法估计出高斯混合模型的参数,检测时依据最大似然的原则。实验结果显示提出的方法在音频信号受到噪声干扰和恶意攻击的情况下,相对基于EM算法的方法在误检率上有明显降低,在小样本训练情况下具有更好的效果并且可以有效避兔过拟合的问题。

    可充电无线传感器网络动态拓扑问题研究
    丁煦,韩江洪,石雷,夏伟,魏振春
    2015, 36(1):  129-141.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015015
    摘要 ( 140 )   HTML ( 1 )   PDF (3042KB) ( 142 )  
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    在可充电无线传感器网络中的能量补给设备兼任数据采集设备的情况下,提出了可充电无线传感器网络时变动态拓扑模型,并在此基础上根据最大化能量补给设备驻站时间比为目标提出了最优化问题。通过分析不同时刻不同传感器节点和无线能量补给/数据采集设备的工作情况及需要遵循的约束条件,得到与原问题具有等优性的多状态线性规划问题。求解该优化问题,获得可充电无线传感器网络动态拓扑下的周期动态路由和无线能量补给/数据采集设备的工作策略。与之前的研究成果相比,优化目标值均有20%以上的提升。

    针对SMS4轮输出的选择明文能量分析攻击
    王敏,杜之波,吴震,饶金涛
    2015, 36(1):  142-148.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015016
    摘要 ( 78 )   HTML ( 0 )   PDF (1858KB) ( 147 )  
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    提出了针对SMS4轮输出的选择明文能量分析攻击,攻击时以一定约束条件选择明文,先攻击出轮迭代函数的输出,再由轮迭代函数的输出反推出对应的轮子密钥,从而实现了以轮输出作为中间数据对SMS4的能量分析攻击,并利用该方法对无防护SMS4算法的能量曲线进行了能量分析攻击,实验表明该攻击方法是行之有效的。

    面向数据密集型工作流的能耗感知调度策略
    肖鹏,胡志刚,屈喜龙
    2015, 36(1):  149-158.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015017
    摘要 ( 89 )   HTML ( 0 )   PDF (1937KB) ( 129 )  
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    随着数据中心规模的扩大,高能耗问题已经成为高性能计算领域的一个重要问题。针对数据密集型工作流的高能耗问题,提出通过引入“虚拟数据访问节点”的方法来量化评估工作流任务的数据访问能耗开销,并在此基础上设计了一种“最小能耗路径”的启发式策略。在经典的HEFT算法和CPOP算法基础上,通过引入该启发式策略设计并实现了2种具有能耗感知能力的调度算法(HEFT-MECP和CPOP-MECP)。实验结果显示,基于最小能耗路径的启发式调度算法能有效降低数据访问操作的能耗开销,在面对大型的数据密集工作流任务时,该启发式调度策略体现了较好的适应性。

    基于负载特性和服务时间评估改进的AS调度算法
    陈金志,姚念民,蔡绍滨,孙美玲
    2015, 36(1):  159-166.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015018
    摘要 ( 77 )   HTML ( 0 )   PDF (1242KB) ( 96 )  
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    Linux I/O调度层的预期调度算法AS(anticipatory scheduling)对所有的负载分配相同的预期周期,如果等待的I/O请求没有及时到达,将会带来额外的时延。针对AS算法的不足,提出了一种基于负载特性和服务时间评估改进的AS算法(WPCAS,workload characteristic and service time evluation AS)。WPCAS分为进程归类模块(PC)和服务时间评估模块(STE)两部分。PC模块根据负载特性为每类进程指定不同的预期周期。STE模块根据服务时间决定是否预期下一个请求。通过对比实验表明,WPCAS 在吞吐量、预期成功平均等待时延和伪空闲周期方面都优越于95%-Heuristic和AS算法。

    支持同态算术运算的数据加密方案算法研究
    杨攀,桂小林,姚婧,林建财,田丰,张学军
    2015, 36(1):  167-178.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015019
    摘要 ( 126 )   HTML ( 0 )   PDF (1579KB) ( 472 )  
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    针对在计算服务中,对用户信息加密以保护隐私时,无法对密文进行计算的问题,提出一种高效的支持密文四则算术运算的同态加密方案CESIL,包括密钥生成、加密、解密及密文运算4个算法。该方案首先借助多项式环重新定义向量的加法和乘法运算,构建多项式系数向量环;然后利用理想格在向量环上划分剩余类,建立商环及其代表元集合;最后,将整数明文映射为代表元,并用代表元所在剩余类的其他元素替换该代表元,以对明文进行加密。商环的运算特性保证CESIL方案支持对密文的加法和乘法运算。在实现CESIL方案时,利用快速傅里叶变换(FFT)算法进一步提高运算效率、减少密钥长度。理论分析及实验结果表明,CESIL是语义安全的,且相比已有的一些同态加密方案,CESIL支持更多的运算类型,拥有较高的运行效率和较小的密钥及密文长度,能更好地满足实际应用需求。

    无线传感器网络定位的分布式求精算法
    姚英彪,姜男澜
    2015, 36(1):  179-188.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015020
    摘要 ( 130 )   HTML ( 1 )   PDF (2477KB) ( 121 )  
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    通过对WSN中基于测距的定位进行误差分析提出一种求精算法。该算法每次迭代中首先根据“磁极”思想确定“误差节点”和“有效节点”;然后在误差节点的邻居节点中选择2个相对偏差最小的节点作为圆心,以它们到误差节点的测距值为半径分别作圆,得到2个交点;最后在它的当前定位位置和这2个交点之中选择误差较小的作为本轮的求精位置。仿真结果表明,该算法能够降低多边定位模型产生的节点位置误差,有效提高网络的定位精度。

    分区域的医学图像高容量无损信息隐藏方法
    邓小鸿,陈志刚,梁涤青,毛伊敏
    2015, 36(1):  189-198.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015021
    摘要 ( 96 )   HTML ( 0 )   PDF (1269KB) ( 122 )  
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    针对医学图像的分区域典型特征,提出一种基于区域和直方图平移的高容量无损信息隐藏方法。本方法用最大类间距分割法求得原始图像的前景区域,再用聚合多边形逼近和图像拟合法得到其数据嵌入区域。在数据嵌入过程中,提出利用差值直方图循环平移和基于编码的直方图平移方法分别在前景和背景区域嵌入数据,提高了原始直方图平移方法容量和解决了溢出问题。实验结果表明该方法总的嵌入容量可达1 bit/pixel以上,并且隐秘图像质量在40 dB左右,适用于具有区域特征的质量敏感图像的大容量信息隐藏。

    学术通信
    车联社会网络综述
    王翔,冷甦鹏,张可,刘浩
    2015, 36(1):  199-210.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015022
    摘要 ( 205 )   HTML ( 0 )   PDF (1331KB) ( 328 )  
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    车联社会网络是一种融合了社会科学与无线通信技术的移动通信网络,旨在为车载用户提供基于社会关系的数据投递服务。在分析国内外移动社会网络及车载网络研究现状基础上,提出了车联社会网络的基本架构及其典型应用,深入分析了车载网络与社会网络之间的关系,探讨了车联社会网络中信息投递、带宽分配、分布式存储和安全隐私等技术中存在的关键问题及其解决策略,最后讨论了该领域中新的研究方向与挑战。

    粒度自适应的多径流量分割算法
    王鹏,兰巨龙,陈庶樵
    2015, 36(1):  211-217.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015023
    摘要 ( 93 )   HTML ( 0 )   PDF (1148KB) ( 164 )  
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    针对多径传输存在的负载均衡和分组乱序之间的矛盾,提出了一种粒度自适应的多径流量分割算法。该算法在“流分片”的基础上,通过对流量特性的分析,将网络流量区分为正常流和强势流,基于“区分服务”的思想,不同流量分别采用适应其流量特性的流片分割粒度。理论分析和仿真结果表明,在考虑路径时延估计误差的情况下,该算法在降低分组乱序的同时具有良好的负载均衡性能。

    基于最小CIM准则的Farrow结构分数时延估计
    于玲,邱天爽
    2015, 36(1):  218-223.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015024
    摘要 ( 81 )   HTML ( 0 )   PDF (754KB) ( 84 )  
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    提出了一种基于最小相关熵诱导距离(CIM)和Farrow结构的分数时延估计算法。该算法具有较强的抗脉仲噪声的能力,且所需观测数据较少,时延估计结果精度较高。理论分析和仿真实验表明,所提算法的估计精度和抗脉仲噪声性能均优于基于分数低阶统计量的LETDE算法。

    复杂网络中k-核与网络聚集系数的关联性研究
    刘君,乔建志
    2015, 36(1):  224-229.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015025
    摘要 ( 157 )   HTML ( 0 )   PDF (706KB) ( 334 )  
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    选取复杂网络特征变量—聚集系数为研究目标,通过数学推导与证明,清晰描述了k-核与聚集系数的关联性。通过仿真实验证明,随着k-核的不断解析、k值的不断增加,网络聚集系数亦呈现逐步增加的趋势。该结论为k-核解析在复杂网络中的进一步应用提供相应的理论基础与指导。

    基于马尔可夫的检查点可信评估方法
    田俊峰,张亚姣
    2015, 36(1):  230-236.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015026
    摘要 ( 64 )   HTML ( 0 )   PDF (667KB) ( 25 )  
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    为了发现软件的脆弱点,通过动态监测行为,对软件及其模块在一段时间内运行的可信状况进行研究,提出了基于马尔可夫的检查点可信评估模型。模型通过在软件行为轨迹中织入若干检查点来反映软件运行的行为表现,然后对检查点可信程度进行等级划分,通过马尔可夫模型及检查点权重反映检查点可信情况,最后综合每个检查点的可信情况得到软件整体的可信性。实验结果表明该模型能够有效反映软件中各部分可信情况,验证了模型的合理性和有效性。

    基于随机松弛优选策略的网络脆弱性弥补算法
    赵光胜,程庆丰,孙永林
    2015, 36(1):  237-245.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2015027
    摘要 ( 58 )   HTML ( 0 )   PDF (1324KB) ( 14 )  
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    为了在大规模网络中构建代价最小的脆弱性弥补方案,提出了一种基于随机松弛优选策略的网络脆弱性弥补算法 (MCNHA-SLOS),并分析了算法的有效性。MCNHA-SLOS 是一种近似最优算法,通过在全部弥补方案空间的一系列随机松弛子空间中进行迭代计算,使近似最优弥补方案必定落入低代价弥补方案空间中。实例分析和仿真结果表明,MCNHA-SLOS具有高效、精度可控、渐近最优等特点,能够应用于大规模网络环境。

版权信息
主管单位:中国科学技术协会
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主  编:张 平
副主编:陆建华 马建峰 杨 震
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