通信学报

基于动态概率攻击图的云环境攻击场景构建方法

王文娟, 杜学绘, 单棣斌

2021, 42(1): 1-17. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021004

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针对复杂多步攻击检测问题，研究面向云计算环境的攻击场景构建方法。首先，构建了动态概率攻击图模型，设计了概率攻击图更新算法，使之能够随着时空的推移而周期性更新，从而适应弹性、动态性的云计算环境。其次，设计了攻击意图推断算法和最大概率攻击路径推断算法，解决了误报、漏报导致的攻击场景错误、断裂等不确定性问题，保证了攻击场景的准确性。同时将攻击场景随动态概率攻击图动态演化，保证了攻击场景的完备性和新鲜性。实验结果表明，所提方法能够适应弹性、动态的云计算环境，还原出攻击者完整的攻击渗透过程，重构出高层次的攻击场景，为构建可监管可追责的云环境提供了一定的依据和参考。

车载边缘计算中任务卸载和服务缓存的联合智能优化

刘雷, 陈晨, 冯杰, 裴庆祺, 何辞, 窦志斌

2021, 42(1): 18-26. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021017

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针对车载环境下有限的网络资源和大量用户需求之间的矛盾，提出了智能驱动的车载边缘计算网络架构，以实现网络资源的全面协同和智能管理。基于该架构，设计了任务卸载和服务缓存的联合优化机制，对用户任务卸载以及计算和缓存资源的调度进行了建模。鉴于车载网络的动态、随机和时变的特性，利用异步分布式强化学习算法，给出了最优的卸载决策和资源管理方案。实验结果表明，与其他算法相比，所提算法取得了明显的性能提升。

基于Worker权重差分进化与Top-k排序的结果汇聚算法

邢玉萍, 詹永照

2021, 42(1): 27-36. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021010

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针对众包结果汇聚中最优排序结果选取的时效性问题，提出了 Worker 权重的高效快速汇聚算法。其中Worker权重的差分进化算法重点考虑众包Worker完成排序任务存在的差异性问题，基于目标函数和约束条件中Worker完成任务的不确定性和差异性影响，建立基于差分进化算法的Worker权重优化模型，获取多数据项场景下候选结果最优权重，实现Worker权重与任务对结果性能需求匹配的最大化；提出基于Top-k排序的优化模型求解算法，针对多数据项场景下候选结果的Top-k排序选取，在合适的k值下可快速求解上述模型，获得各Worker的优化权重。所提出的基于优化的 Worker 权重可实现结果汇聚的匹配性与匹配速度优化，即在提升结果汇聚速度的同时，具有优化的汇聚结果性能。定性分析证明了算法的正确性，仿真实验结果也验证了算法的效果，与相关算法对比，所提算法的综合性能最优。

面向进程控制流劫持攻击的拟态防御方法

潘传幸, 张铮, 马博林, 姚远, 季新生

2021, 42(1): 37-47. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021013

摘要 ( 395 )

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为了防御进程控制流劫持攻击，从漏洞利用的角度对攻击过程建立了威胁模型，提出了截断关键漏洞利用环节的“要塞”防御。在研究拟态防御原理的基础上提出了进程的拟态执行模型，并对该模型进行了分析与有效性证明，拟态执行能够有效截断控制流劫持的攻击实施过程；实现了拟态执行的原型系统 MimicBox，并对MimicBox进行了有效性验证实验、性能测试和对比评估。有效性验证实验表明，MimicBox可以有效防御绝大部分基于已知类型二进制漏洞的控制流劫持攻击；性能评估结果表明，MimicBox对CPU密集型程序带来的额外性能开销不会超过13%；对比评估结果表明，拟态执行相对于控制流完整性防御来说，是一种较有效实用的主动防御方案。

基于并联DPMZM的大动态范围微波光子混频系统

高永胜, 史芳静, 谭佳俊, 樊养余

2021, 42(1): 48-56. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021003

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为了解决微波光子混频系统的非线性失真和动态范围受限问题，提出了一种基于并联双平行马赫-曾德尔调制器（DPMZM）的大动态范围微波光子混频系统。利用DPMZM实现射频和本振信号的并行调制，通过配置并行两路的电光调制指数及调制器的工作点，抵消输出中频信号中的三阶交调失真（IMD3），最终提高系统的动态范围。仿真结果表明，所提方案可将IMD3抑制17.7 dB，系统无杂散动态范围提高到 $127.8 dB \cdot {Hz}^{\frac{4}{5}}$ 。

支持冷启动用户推荐的区块链服务发布方案

董学文, 刘昊哲, 乔慧, 郑佳伟

2021, 42(1): 57-66. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021032

摘要 ( 343 )

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为解决现有的发布系统容易受到篡改，以及很难向新加入系统的“冷启动”用户推荐服务信息的问题，提出了一种支持冷启动用户推荐的区块链服务发布方案。将单个辅助域的潜在特征映射模型扩展到2个辅助域，为目标域中的冷启动用户进行更为精确的推荐。将微服务架构和区块技术相结合，确保系统可扩展性、可靠性和安全性。在亚马逊交易数据中提取的3个真实数据集上的实验结果表明，所提推荐模型优于大多数其他推荐方法，并且服务发布信息可以安全地存储在区块链中以确保其不被更改。

面向6G的雾无线接入网内生安全数据共享机制研究

刘杨, 李珺, 陈文韵, 彭木根

2021, 42(1): 67-78. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021005

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为解决6G移动通信系统中雾无线接入网中数据共享的数据安全问题，提出了一种实现本地差分隐私和动态批量审计的内生安全数据共享机制。首先，用户本地对数据运行 RAPPOR 算法保护数据隐私；其次，雾接入点对数据进行缓存和预处理；再次，大功率节点对雾接入点上的数据进行基于BLS签名和Merkle哈希树的数据完整性审计；最后，BBU池通过统计分析推断出共享数据的原始分布。安全性分析和仿真表明，所提机制实现了用户的本地差分隐私，并支持安全的多客户端批量审计和数据动态操作，同时具有较高的时间、空间和通信效率。

基于稳健卡尔曼滤波的倾斜探测电离层MUF短期预报方法

李国军, 郑广发, 叶昌荣, 周银萍

2021, 42(1): 79-86. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021011

摘要 ( 227 )

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为了改善电离层频率预报准确性低、短波通信连通率差以及工程中观测野值对预报精度影响严重等问题，提出一种基于稳健卡尔曼滤波的倾斜探测电离层MUF短期预报方法。通过研究实测MUF数据的变化规律及观测误差的成因与特征，利用电离层参考模型作为先验信息，改进卡尔曼滤波模型的状态估计方程；引入代价函数机制，通过Huber-M估计实现对预报状态的量测更新，减少观测野值对预报结果的影响，提高所提方法的稳健性。仿真结果表明，所提方法能有效抑制观测野值带来的不利影响，具有较强的稳健性和稳定性。

YOLOv3-A：基于注意力机制的交通标志检测网络

郭璠, 张泳祥, 唐琎, 李伟清

2021, 42(1): 87-99. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021031

摘要 ( 833 )

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为了解决已有YOLOv3算法对于存在小目标问题和背景复杂问题的交通标志检测任务会有较多的误检和漏检的问题，在YOLOv3算法的基础上，提出了目标检测的通道注意力方法和基于语义分割引导的空间注意力方法，形成 YOLOv3-A 算法。YOLOv3-A 算法通过对检测分支特征在通道和空间 2 个维度进行重新标定，使网络聚焦和增强有效特征，并抑制干扰特征，提高了算法的检测能力。在TT100K交通标志数据集上的实验表明，所提算法对小目标检测性能的改善尤为明显，相比于YOLOv3算法，所提算法的精度和召回率分别提升了1.9%和2.8%。

基于Highway-BiLSTM网络的汉语谓语中心词识别研究

黄瑞章, 靳文繁, 陈艳平, 秦永彬, 郑庆华

2021, 42(1): 100-107. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021027

摘要 ( 258 )

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针对汉语谓语中心词识别困难及唯一性的问题，提出了一种基于Highway-BiLSTM网络的深度学习模型。首先，通过多层 BiLSTM 网络叠加获取句子内部不同粒度抽象语义信息的直接依赖关系；然后，利用 Highway网络缓解深层模型出现的梯度消失问题；最后，通过约束层对输出路径进行规划，解决谓语中心词的唯一性问题。实验结果表明，该方法有效提升了谓语中心词识别的性能。

格上基于身份的增量签名方案

田苗苗, 陈静, 仲红

2021, 42(1): 108-117. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021037

摘要 ( 242 )

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将基于身份的密码学思想应用于增量签名中，提出了基于身份的增量签名概念，并基于格上困难问题设计了一种基于身份的增量签名方案。在标准的小整数解困难假设下，所提方案在标准模型下满足适应性选择身份和选择消息攻击下的不可伪造性。理论分析和实验结果表明，所提增量签名算法比标准签名算法具有更高的计算效率。

制造云服务组合中支持服务关联的QoS感知评估模型

谢晓兰, 曾兰英, 翟青海

2021, 42(1): 118-129. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021021

摘要 ( 234 )

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为了更好地从大量候选云服务集中选出满足制造需求且服务质量较优的制造云服务协同完成制造任务，针对QoS准确性给组合筛选带来的影响，基于接口关联、业务实体关联、统计关联，提出了一种支持服务关联的QoS感知评估模型。引入企业合作时间、KULC和IR参数，利用历史信息进行预测对统计关联QoS变化量进行动态调整，保证了时效性。通过算例分析验证了所提方法的可行性，实验结果表明该方法能为服务需求方提供更切合实际的解决方案。

未来网络技术与发展趋势综述

黄韬, 刘江, 汪硕, 张晨, 刘韵洁

2021, 42(1): 130-150. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021006

摘要 ( 3385 )

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对面向 2030 的未来网络领域的发展趋势进行了综述。首先，介绍了网络体系架构和试验设施领域的研究进展；其次，从网络控制与编排、网络深度可编程、网络确定性服务、网络计算存储一体化、网络与人工智能、网络与区块链、智能安全网络、网络空天地海一体化8个方面阐述了当前热点网络技术的背景、进展和主要成果；最后，分析了面向2030的未来网络发展趋势，预计到2030年未来网络将支撑万亿级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务。希望能为未来网络相关领域的研究提供参考和帮助。

区块链网络安全保障：攻击与防御

江沛佩, 王骞, 陈艳姣, 李琦, 沈超

2021, 42(1): 151-162. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021035

摘要 ( 1067 )

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随着区块链技术的迅猛发展，区块链系统的安全问题正逐渐暴露出来，给区块链生态系统带来巨大风险。通过回顾区块链安全方面的相关工作，对区块链潜在的安全问题进行了系统的研究。将区块链框架分为数据层、网络层、共识层和应用层4层，分析其中的安全漏洞及攻击原理，并讨论了增强区块链安全的防御方案。最后，在现有研究的基础上展望了区块链安全领域的未来研究方向和发展趋势。

基于ARIMA-RNN组合模型的云服务器老化预测方法

孟海宁, 童新宇, 石月开, 朱磊, 冯锴, 黑新宏

2021, 42(1): 163-171. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021015

摘要 ( 430 )

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针对云服务器系统运行环境具有非线性、随机性和突发性的特点，提出了基于整合移动平均自回归和循环神经网络组合模型（ARIMA-RNN）的软件老化预测方法。首先，采用 ARIMA 模型对云服务器时间序列数据进行老化预测；然后，利用灰色关联度分析法计算时间序列数据的相关性，确定 RNN 模型的输入维度；最后，将ARIMA模型预测值和历史数据作为RNN模型的输入进行二次老化预测，从而克服了ARIMA模型对波动较大的时间序列数据预测精度较低的局限性。实验结果表明，ARIMA-RNN组合模型比ARIMA模型及RNN模型的预测精度高，且比RNN模型预测收敛速度快。

非线性光谱展宽载波的湍流信道高速传输特性

王天枢, 张莹, 于策, 董芳, 马万卓, 刘显著

2021, 42(1): 172-177. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2021014

摘要 ( 224 )

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采用非线性光谱展宽光源作为高重复频率部分相干光载波光源，开展大气湍流信道中高速信息传输实验研究。通过皮秒光纤激光器泵浦高非线性光纤获得非线性光谱展宽的部分相干光载波光源，重复频率可达10 GHz。采用10 Gbit/s脉冲高速数字调制，通过模拟大气湍流信道传输，相干光载波和部分相干光载波在湍流信道传输前后的信噪比分别从16.83 dB和11.83 dB降低至4.31 dB和5.64 dB。在温度差?T=230℃的模拟大气湍流通道中，当误码率为3.8×10^-3时，部分相干光载波链路灵敏度达到-27.8 dBm，与相干光载波相比，灵敏度提高了1.6 dB。

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