通信学报

基于优化比特分配的有限反馈干扰对齐方案

谢显中,李丹,雷维嘉,张森林

2017, 38(11): 1-12. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017215

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针对多小区MIMO上行链路中有限反馈干扰对齐方案的不足，给出一种基于优化比特分配的有限反馈干扰对齐方案。为克服低 SNR 时频谱效率的损失，通过最大化用户的信号功率与泄露到其他小区的干扰与噪声功率之和的比值来求预编码，基于最大化每个数据流的信干噪比来设计干扰抑制矩阵。进一步，为克服传统比特分配方案反馈比特利用度不高的问题，给出一种新颖的比特分配方案来改善比特分布，减小了量化误差的影响。仿真实验表明，本算法能有效减少量化误差对系统性能的影响并显著提高系统的比特利用率，使有限反馈CSI时的干扰对齐性能得以提升。

对轻量级分组密码I-PRESENT-80和I-PRESENT-128的biclique攻击

崔杰,左海风,仲红

2017, 38(11): 13-23. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017214

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I-PRESENT是一种适用于RFID、无线传感节点等资源受限环境的代换——置换型分组密码。利用中间筛选技术来构造I-PRESENT的biclique结构，首次对全轮I-PRESENT-80和I-PRESENT-128算法进行了biclique攻击。结果表明，biclique对I-PRESENT-80和I-PRESENT-128攻击的数据复杂度分别为2²⁶和2³⁶个选择密文；攻击的时间复杂度分别为2^79.48和2^127.33次加密。攻击在时间复杂度和数据复杂度上均优于穷举。利用提出的I-PRESENT的密钥相关性技术，攻击的时间复杂度可以进一步降低到2^78.61和2^126.48。

ad hoc云环境中分布式博弈卸载策略

曹傧,梁裕丞,罗雷,唐述

2017, 38(11): 24-34. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017216

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提出一种ad hoc移动云计算方案，即移动设备通过分享邻近设备的闲置资源，将任务卸载至邻近设备协助处理。主要关注是否进行卸载，如何选取合适的卸载目标设备，以及如何分配任务的问题。以上问题使用博弈方法进行定义，并使用分布式算法逼近最优结果。仿真结果证明了该方法的正确性与有效性。

基于非线性对的车联网无证书批量匿名认证方案研究

宋成,张明月,彭维平,贾宗璞,刘志中,闫玺玺

2017, 38(11): 35-43. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017227

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针对当前车联网中匿名认证的安全性与效率问题，提出一种基于非线性对的车联网无证书批量匿名认证方案。通过可信中心与车辆协同生成公私钥对和假名，摆脱了系统安全对防篡改装置的依赖。分析表明，该方案能够实现可认证性、匿名性、可追踪性、不可链接性、前向与后向安全性等多种安全性能，并在随机预言模型下证实了该方案能够抵抗Type I与Type II攻击；该方案采用无证书的认证方式，有效减轻了系统存储负载，同时方案在非线性对运算基础上，实现消息的批量认证，有效提高了认证效率。因此，该方案在资源受限的物联网或嵌入式环境中，有着重要的理论意义与应用价值。

基于QoS的多小区下行TDD大规模MIMO系统顽健波束成形

曹杰,廖勇,沈轩帆

2017, 38(11): 44-53. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017218

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针对非理想信道状态信息（CSI，channel state information）下的多小区下行时分复用（TDD，time division multiplexing）大规模多入多出（MIMO，multiple-input multiple-output）系统，研究了基于服务质量（QoS，quality of service）的发射功率和小区间泄露功率最小的波束成形问题。首先，将目标问题近似成凸优化问题，然后，利用上下行链路对偶性，提出一种内外层迭代算法。数值分析结果表明，所提算法与其他几种典型的多小区波束成形算法相比，在算法复杂度和能量效率性能指标方面具有明显优势。

新的格上基于身份的分级加密方案

叶青,胡明星,汤永利,刘琨,闫玺玺

2017, 38(11): 54-64. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017219

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针对格上基于身份的分级加密（HIBE,hierarchical identity-based encryption）体制中用户密钥提取算法复杂度过高和陷门尺寸膨胀率大的问题，提出一种新的HIBE方案。首先，利用隐式扩展法对HIBE方案中的原像采样算法优化，然后，结合MP12陷门派生算法提出一种高效的HIBE用户密钥提取算法，并基于该算法结合对偶 LWE 算法完成 HIBE 方案构造。对比分析表明，所提方案的效率较同类方案在系统建立和用户密钥提取阶段均有提升，陷门尺寸与系统分级深度仅成线性增长关系，且优化后的原像采样算法一定程度上可解决MP12陷门派生算法在陷门派生后高斯参数增长的问题。在标准模型下，方案安全性归约至判定性 LWE 问题的难解性，并包含严格的安全性证明。

基于相对梯度正则化的Retinex变分模型及其应用

智宁,毛善君,李梅

2017, 38(11): 65-75. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017212

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针对全变分 Retinex 模型使用反射分量的全变分作为正则项存在的不足，引入相对梯度并构建扩展的全变分正则项，提出一种新的Retinex变分模型。相比于变分Retinex模型、全变分Retinex模型，该模型获取的照度分量更加光滑，同时反射分量能够分辨更多结构信息和细节要素。进而，提出一种综合考虑照度分量和反射分量的图像增强模型。通过调整模型参数，可有效应用于高动态范围图像色调映射、非均匀照度增强等图像处理领域。与其他算法的对比显示，该图像增强模型能够有效处理上述问题并取得较好的效果。

新的无证书广义指定验证者聚合签名方案

许芷岩,吴黎兵,李莉,何德彪

2017, 38(11): 76-83. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017220

摘要 ( 315 )

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无证书广义指定验证者聚合签名机制不仅能够解决证书管理和密钥托管问题，而且能够实现批验证和保护签名者的隐私。在资源受限的无线移动网络中有广泛应用。首先，对一种指定验证者聚合签名方案进行安全性分析，通过给出2种具体攻击方法，指出该方案不满足签名不可伪造性。为了增强安全性，提出一种新的无证书广义指定验证者聚合签名方案，并在随机预言机模型下证明该方案是安全的。与原方案相比，新方案在解决安全缺陷的同时大大降低了计算开销。

与3类向量值密码函数仿射等价的函数数量研究

袁峰,江继军,杨旸,许盛伟

2017, 38(11): 84-92. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017206

摘要 ( 308 )

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Qu-Tan-Tan-Li函数、Zha-Hu-Sun函数和Tang-Carlet-Tang函数是近些年提出的差分均匀度为4、各项安全性指标均优良的向量值密码函数。研究与这3种密码函数仿射等价函数的计数问题。利用有限域的一些性质，分别计算出与Zha-Hu-Sun函数仿射等价函数数量的上下界，与Qu-Tan-Tan-Li函数和Tang-Carlet-Tang函数仿射等价函数数量的上界。此外，对于Zha-Hu-Sun函数仿射等价函数数量的精确值提出了猜测。研究结果表明，有限域GF(2⁸)上至少有5 $2^{53} {[\prod_{i = 1}^{8} (2^{i} - 1)]}^{2}$ 个与Zha-Hu-Sun函数仿射等价的密码函数可直接用于分组密码的S盒。

基于不等簇半径和动态簇头的WSN能量空洞攻击抑制模型研究

周伟伟,郁滨

2017, 38(11): 93-102. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017209

摘要 ( 327 )

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针对无线传感器网络通信中易遭受能量空洞攻击导致部分节点失效问题，提出一种动态簇头最优路径的攻击抑制模型。该模型利用不等簇半径和数据流量监测对网络建模，保证各簇头能量消耗均衡。通过节点的环形截面投影求解数据发送的欧几里得距离，从而配置动态簇头的初始能量。在此基础上，当单个圆环和多个圆环区域遭受攻击时，给出了基于簇头最小生命周期和流量阈值的能量空洞攻击检测抑制算法。实验结果表明，该算法在WSN能量空洞攻击抑制方面有明显优势。

基于多实例运动学特征学习的动态手势识别研究

周彩秋,杨余旺,庞海波

2017, 38(11): 103-110. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017211

摘要 ( 386 )

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在动态手势特征提取和识别方面，利用运动学模式解决动态手势识别问题，在光流场基础上计算出散度模式，旋度模式，对称模式，反对称模式，梯度张量第二、第三主不变模式，应变张量第二、第三主不变模式以及自旋转张量第三主不变模式；进一步提出一种基于多实例学习的方法，将每一个动态手势的所有运动主模式构成一个动态手势词袋，将未知类型动态手势的运动主模式与词袋空间中对应运动主模式进行相似度计算，利用最近邻方法对手势进行识别。实验结果表明：基于多实例运动学主模式学习的动态手势识别方法取得了较高的识别率。

移动社交网络中基于拍卖模型的数据转发激励机制

刘浩,陈志刚,张连明

2017, 38(11): 111-120. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017210

摘要 ( 375 )

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提出一种基于拍卖模型的移动社交网络数据转发激励机制—AMIM。通过对一级密封价格拍卖模型进行扩展，并采用虚拟支付的交易方式，将节点间的数据转发过程抽象为拍卖交易模型。基于节点的资源状态、虚拟货币量和数据属性，给出了关于数据转发交易的买卖双方估价函数，节点依据相应的估价函数和博弈策略给出相应的报价。通过博弈分析给出了AMIM机制的纳什均衡解，数据转发请求节点将选择出价最低且低于其估价的竞拍节点为本次数据转发的服务节点，激励理性的用户节点为使其自身利益最大化而自愿参与数据转发交易。仿真实验结果表明，采用AMIM机制后，网络系统的能量消耗有所下降，数据转发成功率与效率均有明显提高。

攻击图技术应用研究综述

叶子维,郭渊博,王宸东,琚安康

2017, 38(11): 121-132. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017213

摘要 ( 1156 )

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攻击图是一种预判攻击者对目标网络发动攻击的方式和过程，指导防御方对网络中的节点采取针对性防御措施，提高网络安全性的技术。首先介绍了攻击图的基本构成，列举了攻击图的几种类型及其各自的优缺点，然后介绍了攻击图技术目前在风险评估和网络加固、入侵检测和告警关联等方面的应用现状以及现有的几种攻击图生成和分析工具，最后指出了攻击图技术面临的挑战和未来可能的研究方向。

软件定义网络及安全防御技术研究

王涛,陈鸿昶,程国振

2017, 38(11): 133-160. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017221

摘要 ( 832 )

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软件定义网络（SDN,software-defined networking）将传统网络控制平面与转发平面分离，形成集中式的控制器，开放了网络编程接口，简化网络管理，促进网络创新，优化网络运行。然而，SDN的“三层两接口” 架构增加了网络攻击表面，导致诸多新的安全问题。首先，介绍 SDN 发展、特点及其工作原理，继而从应用层、北向接口、控制层、南向接口、数据层等5个层次归纳存在的安全问题，分析产生的原因；其次，针对各类安全问题讨论最新研究进展及现有解决方案；最后，总结SDN当前和未来的安全挑战，并展望未来SDN安全发展方向。

多数据拥有者认证的密文检索方案

伍祈应,马建峰,苗银宾,张俊伟,沈丽敏

2017, 38(11): 161-170. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017225

摘要 ( 391 )

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针对共享型多数据拥有者场景，即一个文件被多个数据拥有者拥有，已有可搜索加密方案不能同时支持密文检索和细粒度访问控制。为此，基于线性秘密共享和可搜索加密技术提出一种高效的多数据拥有者认证的密文检索方案，数据用户只有得到多个数据拥有者的授权才能解密返回的结果。严格的安全分析表明该方案在双线性Diffie-Hellman假设下能保证安全和隐私，且基于实际数据的实验结果表明本方案在实际应用中是高效、可行的。

连续变量量子密钥分发数据协调加速运算的GPU实现

刘绍婷,王晓凯,郭大波

2017, 38(11): 171-177. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017222

摘要 ( 301 )

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针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速度低等问题，用GPU实现了基于LDPC的SEC协议下数据协调算法的并行化加速运算，提出用静态双向十字链表的方法高效存储大规模稀疏校验矩阵，从而保证在不牺牲协调效率的前提下提高了译码速率。仿真实验结果表明，在信道信噪比为4.9 dB以上、2×10⁵个连续变量序列可靠协调以及协调效率为91.71%的情况下，基于Geforce GT 650 MB的GPU和2.5 GHz、8 GB内存的CPU硬件平台，译码速率可达16.4 kbit/s，相对于仅CPU平台，计算速度提高15倍以上。

OpenFlow中基于精确时间戳的延迟测量方法

邱欣逸,李俊,周建二,李菁菁

2017, 38(11): 178-187. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017223

摘要 ( 511 )

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目前的OpenFlow延迟测量方法占用较多的网络资源，且测量精度较差。根据SDN集中控制的特性，在OpenFlow 网络中设计一种基于准确时间戳的延迟测量方法。使用控制器动态计算出任意 2 个交换机之间的多条可达路径，只需发送一个探测分组就可以测量出多条路径上的延迟，减少了网络资源的消耗。同时，为了提高准确性，将时间戳的获取从控制器转移到OpenFlow交换机中。仿真实验证明，与其他测量方法相比，该方法的测量精度与稳定性都有较大提升。

SDN中基于可靠性评估的多控制器均衡部署策略

胡涛,张建辉,马腾,赵伟

2017, 38(11): 188-198. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017224

摘要 ( 372 )

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针对分布式软件定义网络中控制平面可靠性差和控制器负载不均衡问题，提出一种基于可靠性评估的多控制器均衡部署策略。首先，通过综合权衡节点效能和路径质量评估节点可靠性，并在网络中设定均衡因子，优化控制器部署位置；然后，改进k-center聚类方法，引入冗余函数，根据节点吸引度和控制器负载均衡率完成交换机分配，实现合理的SDN子域规划。仿真结果表明，与现有策略相比，所需控制器数量平均减少22.1%，控制平面弹性明显增强，控制器负载均衡性能得到较大提升。

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