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当期目录

      
    学术论文
    动态更新失真代价的自适应JPEG隐写算法
    汤光明,孙艺,徐潇雨,王宇
    2017, 38(9):  1-8.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017177
    摘要 ( 347 )   HTML ( 2 )   PDF (800KB) ( 585 )  
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    以往的自适应JPEG隐写算法大多只在秘密信息嵌入之前计算图像失真,无法在嵌入过程中动态地调节失真代价。考虑到信息嵌入时的交互影响,提出一种动态更新失真代价的自适应JPEG隐写算法。首先,分析量化步长、待嵌DCT(discrete cosine transform)系数绝对值以及扰动误差3种影响嵌入波动的因素。进而,提出失真代价更新策略EUS(embedding update strategy),使图像的失真代价能够动态地更新。最后,结合此策略设计并实现一种自适应JPEG隐写算法。实验表明该算法能够显著提高JPEG隐写的安全性。

    Hadoop云平台用户动态访问控制模型
    杨宏宇,孟令现
    2017, 38(9):  9-17.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017142
    摘要 ( 219 )   HTML ( 0 )   PDF (1133KB) ( 350 )  
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    为解决Hadoop云平台无法动态控制用户访问请求的问题,提出一种基于用户行为评估的Hadoop云平台动态访问控制(DACUBA,dynamic access control based on user behavior assessment)模型。该模型首先实时收集用户指令序列,通过并行指令序列学习(PCSL,parallel command sequence learning)获取用户行为轮廓。然后利用前向轮廓建立全局K模型,对后续行为序列进行分类并对分类结果进行评估。随后将评估结果与改进Hadoop访问控制机制结合,使云平台用户的访问权限随自身行为动态改变。最后通过实验验证了模型算法的有效性和动态访问控制机制的可行性。

    基于Q-learning的HTTP自适应流码率控制方法研究
    熊丽荣,雷静之,金鑫
    2017, 38(9):  18-24.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017178
    摘要 ( 201 )   HTML ( 1 )   PDF (799KB) ( 454 )  
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    基于HTTP的自适应流HAS已经成为自适应视频流服务的标准。在HAS客户端网络状态多变的情况下,硬编码形式的码率决策方法灵活性偏低,对用户体验考虑不足。为了优化用户体验质量(QoE),提出一种基于Q-Learning 的码率控制算法,结合 HTTP 自适应视频流客户端环境进行建模并定义状态转移规则;量化与用户QoE相关的参数,构建新的回报函数;实验表明引入Q-Learning进行码率调整的自适应算法在码率切换的稳定性方面表现较好。

    零相关区高斯整数序列集构造法
    李玉博,孙嘉安,荆楠
    2017, 38(9):  25-30.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017179
    摘要 ( 144 )   HTML ( 0 )   PDF (663KB) ( 261 )  
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    研究了具有零相关区的高斯整数序列集构造方法。该方法基于二元正交矩阵,首先利用插零法构造出具有零相关区的三元序列集。然后利用完备高斯整数序列进行滤波,从而将三元序列变换成高斯整数序列且保持序列相关函数值在零相关区内为0,得到的零相关区高斯整数序列集参数达到或几乎达到Tang-Fan-Matsufuji理论界。

    基于双层非平衡散列树的云平台远程验证方案
    荣星,沈昌祥,江荣,赵勇
    2017, 38(9):  31-38.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017180
    摘要 ( 168 )   HTML ( 0 )   PDF (898KB) ( 322 )  
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    为验证云服务的可信性,提出一种改进的基于非平衡散列树的云平台远程验证方案。通过引入层级构建双层非平衡散列树,将原先的单一树扩展为主树和子树,二者分别对应云服务平台中的虚拟机和虚拟机中的运行组件,证明时仅需要提供待度量组件和认证路径。分析表明,该方案进一步提高了云平台的证明效率,并且具有较好的隐私保护能力和可伸缩性,能够很好地用于云服务的可信性证明。

    新的周期为pm的GF(h)上广义割圆序列的线性复杂度
    刘龙飞,杨凯,杨晓元
    2017, 38(9):  39-45.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017181
    摘要 ( 126 )   HTML ( 0 )   PDF (694KB) ( 276 )  
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    基于Ding-广义割圆序列,构造了GF(h)上一类新的周期为pm的广义割圆序列,且该序列为平衡序列。通过分析h与p的关系及多项式理论,确定了该序列的线性复杂度。结果表明,该类序列具有良好的线性复杂度性质,将它们作为密钥流序列的密码系统具有抵抗Berlekamp-Massey算法攻击的能力。

    基于DFT-SV-OFDM的自适应多速率DFT加扰矢量码分多址系统研究
    周杲,范平志,郝莉
    2017, 38(9):  46-54.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017182
    摘要 ( 137 )   HTML ( 0 )   PDF (816KB) ( 241 )  
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    为解决多速率多载波扩频多址系统存在的信道衰落条件下性能下降以及频谱效率相对较低的问题,利用矩阵置换原理和 r 循环信道矩阵的分解特性,提出一种自适应多速率 DFT 加扰矢量多载波码分多址接入(AMR-DFT-VMC-CDMA)系统模型。在理论分析的基础上,综合考虑一定信道利用率条件下,信道误码率与发送信号帧长的相互制约关系,提出自适应参数调整算法以确保足够长的传输帧长。仿真结果表明,该系统在衰落信道下相比传统的多速率多载波扩频系统具有更好的性能,且通过调整参数,既满足了一定信道利用率下对帧长的要求,保证了频谱效率提高,又可以灵活完成多速率多用户的信息传输。

    基于排队模型的混合overlay/underlay频谱共享优化策略研究
    刘建平,金顺福,王宝帅
    2017, 38(9):  55-64.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017162
    摘要 ( 189 )   HTML ( 0 )   PDF (683KB) ( 474 )  
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    为了更好地提高认知无线电网络中授权频谱的利用率,并为系统用户提供更高质量的服务,采用排队博弈理论研究了混合overlay/underlay频谱共享方式的优化策略。面向认知用户建立了传输时间服从二相阶超指数分布的排队模型,并给出排队模型稳态分布的求解方法。基于收益—支出结构,研究了可视情形下认知用户的个体最优策略及不可视情形下认知用户的纳什均衡策略。以社会收益最优及授权频谱收入最大为目标,给出了认知用户使用授权频谱的接入费用。进行数值实验,揭示了不同策略之间的内在关系,并验证了收费方案的合理性。通过将混合 overlay/underlay 频谱共享方式下的社会最优收益与 overlay 频谱共享方式和 underlay 频谱共享方式下的社会最优收益进行对比,进一步表明了混合 overlay/underlay 频谱共享方式下的社会最优策略能更加稳定且高效地利用频谱资源。

    基于SGX的虚拟机动态迁移安全增强方法
    石源,张焕国,赵波,于钊
    2017, 38(9):  65-75.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017183
    摘要 ( 286 )   HTML ( 1 )   PDF (917KB) ( 835 )  
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    针对虚拟机动态迁移面临的虚拟机信息泄露的安全问题,引入内存动态保护技术SGX,基于KVM虚拟化环境,提出一种动态迁移安全增强方法。在迁移两端构建以 SGX 技术为核心的硬件隔离的安全执行环境,保障加密、完整性度量等安全操作和秘密数据的安全。通过迁移双方的安全执行环境之间的远程证明,建立一个用于传输迁移数据的加密信道,并在此基础之上实现迁移双方的平台完整性的相互验证。最后分析该方法的安全增强效果,并通过实验验证了SGX技术的引入不会对迁移造成过多的性能损耗。

    基于属性基加密的用户协作连续查询隐私保护策略
    张磊,马春光,杨松涛,李增鹏
    2017, 38(9):  76-85.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017184
    摘要 ( 192 )   HTML ( 0 )   PDF (716KB) ( 318 )  
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    在基于位置服务(LBS,location-based service)中,不可信的服务器可利用掌握的用户属性信息作为背景知识,在快照或连续查询过程中关联不确定位置集合中的位置,进而识别出潜在的用户真实位置造成用户位置隐私的泄露。针对这种攻击行为,当前主要的隐私保护方法是进行属性泛化。然而,已有的属性泛化方法一般假设存在一个可信的第三方服务器对参与匿名用户的属性进行寻找与比较,而这个第三方服务器很可能因为攻击焦点或服务瓶颈问题变得不再可信。针对攻击者可能使用的用户属性进行分析攻击以及第三方服务器潜在的不可信问题,提出一种基于属性基加密(CP-ABE,ciphertext policy attribute based encryption)的方法,通过用户协作完成对用户属性的匿名操作,并且整个过程中第三方服务器以及协作用户无法获知该用户任何隐私信息。最后,安全性分析和实验验证进一步证明了所提方法具有较高的隐私保护效力和算法执行效率。

    基于多层叠加传输的超奈奎斯特传输方案
    李双洋,平磊,白宝明,马啸
    2017, 38(9):  86-94.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017185
    摘要 ( 150 )   HTML ( 0 )   PDF (806KB) ( 374 )  
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    超奈奎斯特(FTN,faster-than-Nyquist)传输技术作为一种能够有效提高系统频谱利用率的手段,受到了广泛的关注。针对该技术在信号检测中所具有的检测复杂度高的缺陷,提出一种基于多层叠加传输的 FTN 传输系统。通过理论推导给出了其每层最佳编码方案的选择依据,并通过仿真证明在每一层码率与功率同时变化的性能优于仅功率发生变化的情形,仿真结果同时表明在脉冲成形函数的滚降系数不为0的条件下,该系统的性能优于级联了更大星座的正交传输系统的性能。

    RW-MC:基于随机游走的自适应矩阵填充算法
    王新恒,王倩云,王佳杰,赵国锋,靳文强
    2017, 38(9):  95-105.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017186
    摘要 ( 143 )   HTML ( 0 )   PDF (1185KB) ( 475 )  
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    为了对软件定义无线网络系统中虚拟接入点(VAP)状态信息进行实时测量,根据实际网络中虚拟接入点性能的数据特征,提出一种基于随机游走的自适应矩阵填充算法(RW-MC)。首先,基于离散度和覆盖度的采样模型确定初始样本点;然后,利用随机游走模型对之前时隙的采样点序列建模分析,确定新时隙的测量点;最后,比较相邻窗口的恢复矩阵中重叠部分的误差率与标准误差,实现测量点的动态自适应。实验表明,该测量方法能够在低采样率、低误差的情况下实现对全网VAP实时感知。

    交换交叉立方网络在MM模型下的条件诊断度研究
    郭晨,冷明,彭硕,王博
    2017, 38(9):  106-124.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017187
    摘要 ( 161 )   HTML ( 0 )   PDF (1312KB) ( 207 )  
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    交换交叉立方网络(ECQ)是新型互连网络拓扑结构研究的最新成果,交换交叉立方网络在保留超立方网络的递归结构、高可划分性和高连通性等优点的基础上,具有相对较小的网络直径、更少的连通边和构建成本,表现出更高的性价比。以交换交叉立方网络为研究对象,通过对交换交叉立方网络拓扑结构的研究,得出交换交叉立方网络的一系列拓扑性质与连通度定理。进而,根据连通度与诊断度的关联关系首次得出交换交叉立方网络ECQ(s,t)在MM模型下的条件诊断度为3 s?2,其中,t≥s≥2。研究成果将为交换交叉立方网络的可靠性评价提供关键性参数,具有重要的理论价值和现实意义。

    LBS隐私保护中基于查询范围的匿名区构造方案
    裴卓雄,李兴华,刘海,雷凯跃,马建峰,李晖
    2017, 38(9):  125-132.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017131
    摘要 ( 141 )   HTML ( 0 )   PDF (917KB) ( 246 )  
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    由于k-匿名方法不仅能降低用户的计算开销,还能提供准确的查询结果,已被广泛用于位置隐私保护。然而,现有方案在匿名区构造过程中均未考虑位置服务提供商(LSP,location-based service provider)的查询区域面积,导致LBS查询服务质量降低。为了解决上述问题,将用户的查询范围引入到匿名区的构造中,匿名服务器首先生成满足用户隐私保护需求的初始子匿名区,再以LSP的查询区域面积为判定标准进行子匿名区合并。安全性和实验分析表明,所提方案在保护用户隐私的同时,能有效降低LSP的查询区域面积,从而提高LBS查询的服务质量。

    基于分配适应度的Spark渐进填充分区映射算法
    卞琛,于炯,修位蓉,廖彬,英昌甜,钱育蓉
    2017, 38(9):  133-147.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017188
    摘要 ( 176 )   HTML ( 0 )   PDF (1201KB) ( 354 )  
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    分析Spark的作业执行机制,建立了执行效率模型和Shuffle过程模型,给出了分配适应度(AFD,allocation fitness degree)的定义,提出了算法的优化目标。根据模型的相关定义求解,设计了渐进填充分区映射算法(PFPM,progressive filling partitioning and mapping algorithm),通过扩展式分区和渐进填充映射,建立适应Reducer计算能力的数据分配方案,有效缩减Shuffle过程的同步延时,提高集群计算效率。实验表明该算法提高了Shuffle过程数据分配的合理性,优化了并行计算框架Spark的作业执行效率。

    基于正交空时分组码的差分空间调制方案
    王志成,陈志刚,王磊
    2017, 38(9):  148-158.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017189
    摘要 ( 149 )   HTML ( 1 )   PDF (721KB) ( 242 )  
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    针对常规差分空间调制(DSM,differential spatial modulation)方法没有发射分集功能以及接收译码复杂度高的问题,提出一种基于正交空时分组码的差分空间调制(OSTBC-DSM,differential spatial modulation scheme based on orthogonal space-time block code)方案。设计了2个矩阵:空间调制矩阵和符号矩阵,前者通过设置其中非零元素的位置来激活不同的发射天线,后者采用正交空时分组码(OSTBC)作为基本码块来构造符号矩阵。所提方案具有可获得满发射分集、频谱效率高等优点,同时支持线性最大似然(ML,maximum likelihood)译码。仿真结果表明,所提方案在不同的频谱效率下均获得了比其他几种方案更好的误比特率(BER,bit error rate)性能。

    针对扩展动态故障树的约束分析方法
    吴奇烜,马建峰,孙聪,张帅,张双,郑涛
    2017, 38(9):  159-166.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017156
    摘要 ( 194 )   HTML ( 0 )   PDF (961KB) ( 432 )  
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    提出延时门机制对动态故障树进行扩展,用于对子系统失效延时传播到上层系统进行建模,并通过扩展动态贝叶斯网络对包含延时门的动态故障树进行求解。还提出并实现了一种基于可满足性模理论的扩展动态故障树求解算法,支持由非确定性的基本事件概率范围约束求解系统的最优化失效率。通过对实际系统的分析、求解及与现有工具的对比,说明分析方法的有效性,并通过对实际系统的分析给出了基本事件概率约束和延时门参数对系统整体失效率的影响。

    学术通信
    消除OpenFlow网络中UDP冗余控制分组的机制
    胡慧,陈鸣,刘波,许博,邢长友,胡超
    2017, 38(9):  167-175.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017190
    摘要 ( 161 )   HTML ( 0 )   PDF (933KB) ( 228 )  
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    无连接的UDP数据流产生的大量冗余控制分组会对SDN控制器和网络产生严重的性能影响。首先,测试并建模分析了冗余控制分组对控制器性能的危害,进而形成了解决该问题的基本思路。由此提出一种基于预装流表并滤除冗余分组(PFFR,preinstalling flow-tables & filtering redundant-packets)机制。PFFR通过预装转移流表项限制 UDP 控制分组的初始速率,并通过按路径安装流表和冗余分组滤除算法快速消除冗余控制分组。实现了基于PFFR的原型系统并进行了测试,结果表明,PFFR方法能够有效提升控制器的性能。

    基于能量协作的认知能量采集网络功率分配算法
    谢振威,朱琦
    2017, 38(9):  176-184.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017191
    摘要 ( 184 )   HTML ( 3 )   PDF (742KB) ( 561 )  
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    针对认知能量采集网络,提出一种基于系统吞吐量最大化的功率分配算法。该算法在满足2个次用户节点采集能量的因果性限制和对主用户干扰限制的条件下,构建了系统吞吐量的优化模型;通过变量代换和问题等价性变换,将各节点的功率和协作能量联合优化问题解耦为分离的功率分配问题和逐个时隙的协作能量求解问题,而原问题的最优解则通过迭代求解分离的2个问题来获得。仿真结果表明,在2个节点采集能量总量差距较大时,能量协作可以显著提高系统吞吐量。

    基于中继间干扰消除的轮流转发系统安全传输方案
    邹羿,黄开枝,康小磊
    2017, 38(9):  185-192.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017132
    摘要 ( 149 )   HTML ( 1 )   PDF (1200KB) ( 248 )  
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    针对轮流转发系统中非信任中继窃听的问题,提出一种基于中继间干扰消除的安全传输方案。首先,利用可信中继与非信任中继交替转发产生的中继间干扰,恶化非信任中继的窃听条件。然后,利用信号在时域上的相关性进行干扰迭代消除,完全消除合法用户处中继间干扰,提升合法用户接收信号质量。在此基础上,提出了以最小化窃听和容量为目标的快速功率分配算法。分析和仿真结果表明,方案在保障通信效率的同时抑制了非信任中继的窃听,在仿真条件下,系统的保密速率提升了至少2 bit·s-1·Hz-1

    基于多中继的双向OFDM系统资源分配算法
    梁轩伟,朱琦,梁广俊
    2017, 38(9):  193-200.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017050
    摘要 ( 194 )   HTML ( 3 )   PDF (1037KB) ( 210 )  
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    在双向多中继 OFDM 网络中,提出了一种高信噪比下的功率分配与子载波配对的联合算法,与传统的基于中继选择的算法不同,允许所有中继转发同一子载波对,从而提高系统的额外分集增益。该算法在系统总功率受限的条件下,首先应用柯西不等式优化分配了所有中继总功率为定值时各个中继的最优功率,简化原有的最优系统模型;再应用二分法,通过最大化不同子载波对下的等效信道增益计算出源节点与中继节点的功率分配;最后通过凸规划分配不同子载波对的功率,并应用匈牙利算法进行子载波配对,获得最大的系统容量。由于双向多中继网络中功率分配算法过于复杂,目前尚没有计算复杂度较低的最优功率分配方式,该算法大大降低了功率分配的复杂度,并通过仿真结果表明其性能优于最优单中继选择算法和基于中继选择的功率分配算法。

    微动正弦调频信号的EM参数估计新算法
    姜永艳,张仕元
    2017, 38(9):  201-206.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017192
    摘要 ( 105 )   HTML ( 0 )   PDF (1955KB) ( 426 )  
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    针对现有方法计算量大、信噪比要求高的问题,提出了一种期望极大化(EM)算法的目标微动参数估计新方法。给出了自旋目标微动多普勒的多分量正弦调频信号模型和时频平面的观测模型,导出了基于高斯混合模型和EM算法估计的多分量线性调频信号参数的迭代计算式。仿真结果表明,在2个及以上分量情况下,弱分量信噪比不低于-3 dB时,可在窄带情况下精确地估计出目标的投影尺寸等参数。

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
     杨晨阳 彭长根
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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