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2017年 第38卷 第8期 刊出日期：2017-08-25

2017年 第38卷 第8期
刊出日期：2017-08-25

  

学术论文

基于0.1π旋转相位Grover算法的ECC电压毛刺攻击算法

王潮,曹琳,贾徽徽,胡风

2017, 38(8):  1-8.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017158

摘要 ( 697 )   在线阅读 ( 7 )   PDF下载 (1243KB) ( 981 )   可视化   

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将Grover算法应用到对公钥密码的故障攻击中，提出一种基于固定相位旋转Grover量子算法，当旋转相位为0.1π时，仿真实验搜索成功率提高到99.23%。进一步与故障攻击结合，提出基于0.1π旋转相位Grover算法的椭圆曲线密码电压毛刺攻击算法，仿真实验以100%的概率攻击了NIST公布的Kob1itz安全曲线K-163，其计算复杂度呈指数级降低。这是除 Shor 算法之外量子计算对公钥密码的一种新的有效攻击途径，有助于拓展量子计算对其他公钥密码体制的攻击。

基于比较模型的扩展立方体网络的（t，k）-诊断度研究

梁家荣,陈秒江

2017, 38(8):  9-18.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017159

摘要 ( 411 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (2101KB) ( 770 )   可视化   

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针对扩展立方体网络故障诊断问题，提出一种基于比较模型的（t，k）-故障诊断方法。首先，通过图论的方法研究n维扩展立方体网络（AQ_n）的重要性质，根据这些性质设计了一个基于比较模型的算法来寻找该扩展立方体网络的最大非故障组件。然后，利用所得的最大非故障组件来确定该网络系统的（t，k）-故障诊断度。最后，提出并证明了n维扩展立方体网络是（t，2n-1）-可诊断的。结果表明，n维扩展立方体网络的（t，2n-1）-诊断度$\frac{2^{n-1}(2n-2)\text{lb(}2n-3)}{{(2n-3)}^2}$远大于其条件诊断度（6n-17）及传统故障诊断度（2n-1）。

基于身份的移动互联网高效认证密钥协商协议

王真,马兆丰,罗守山

2017, 38(8):  19-27.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017176

摘要 ( 560 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (847KB) ( 957 )   可视化   

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针对椭圆曲线中双线性对运算计算开销较大和PKI中证书管理的问题，利用基于身份的公钥密码算法和椭圆曲线加法群上的 GDH 困难问题，设计了一种高效安全的认证密钥协商协议，并在随机预言机模型下证明了协议的安全性。分析表明，该协议满足已知会话密钥安全性、完美前向安全性、抗临时密钥泄露攻击和抗会话密钥托管等安全属性，且能够在仅5次标量乘法运算后完成参与方之间的相互认证和会话密钥协商，具有较小的计算开销。

基于降维原理的全双工射频域快速自干扰抑制算法研究

王俊,赵宏志,唐友喜

2017, 38(8):  28-36.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017161

摘要 ( 501 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (1500KB) ( 824 )   可视化   

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针对同时同频全双工收发信机的射频域自干扰抑制，由于自干扰抑制结构中可调衰减器、移相器最优值的二维求解不是二次型结构的优化问题，导致射频域自干扰抑制收敛速度缓慢。针对这一问题，提出基于降维原理的射频域快速自干扰抑制算法，通过将上述二维求解转化为接收自干扰信号与自干扰参考信号互相关的一维求解，降低了优化问题的搜索维度和迭代次数，提高了射频域自干扰抑制的收敛速度。分析与仿真表明，与现有的全双工射频域自适应干扰抑制算法相比，所提算法只需2次迭代即可确定衰减器、移相器的最优值，显著提高了自干扰抑制的收敛速度。

关联概率不可区分的位置隐私保护方法

张磊,马春光,杨松涛,李增鹏

2017, 38(8):  37-49.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017163

摘要 ( 347 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1159KB) ( 1136 )   可视化   

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首先量化了在快照查询服务和连续查询服务中攻击者可能通过关联关系建立的关联概率攻击方法。然后，针对这些攻击方法提出了与之对应的基于广义差分隐私的隐私保护模型。基于建立的隐私保护模型设计了基于位置偏移产生关联概率不可区分的隐私保护方法，并证明了这种方法的隐私保护效力。最后，通过实验进一步验证所提模型和方法的隐私保护效力和算法执行效率。

多接口协作的高吞吐多信道MAC协议

邓清勇,裴廷睿,李哲涛,刘安丰,邓亚风

2017, 38(8):  50-59.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017154

摘要 ( 459 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (960KB) ( 673 )   可视化   

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多接口多信道MAC协议存在接口利用率不高等问题。为此，提出MIC-MAC协议在多接口节点模型中增加虚拟MAC层，利用单接口的成功握手信息建立源—目标节点之间所有接口同步传输的关系，提高了吞吐量和控制帧效率。另外，成功传输的节点选取当前信道作为下次传输的决策信道可以有效改善隐藏终端问题。实验结果表明在单跳网络中，与MIMC-SMAC、IEEE 802.11协议相比，吞吐量分别提高了100%～200%；在多跳网络中有效改善了碰撞和隐藏终端问题。

CASTWED：卫星移动通信系统中一种结合可穿戴设备与智能终端的持续认证方案

徐日新,陈小兵,祝烈煌

2017, 38(8):  60-65.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017164

摘要 ( 408 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (1318KB) ( 1029 )   可视化   

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智能手表、智能手环等各类可穿戴设备在世界范围内已经得到了迅猛发展。这些设备带有多种传感器，可以感知周围环境以及用户生物特征，同时可利用这些特征信息来持续认证持有智能终端的用户。然而，受限于卫星移动通信的低传输率以及身份认证过程中对于数据持续传输的需求，目前还没有在卫星移动通信系统中利用这些特征对用户进行持续身份认证的研究工作。为解决该问题，在卫星移动通信系统中，提出一个结合可穿戴设备与智能终端的持续认证方案（CASTWED），并对方案的安全性进行了理论分析。实验数据表明，CASTWED方案可以在支持10万用户并发访问的同时，仅需占用Ku波段60 Mbit/s的传输带宽。

无惯性自适应精英变异反向粒子群忧化算法

康岚兰,董文永,宋婉娟,李康顺

2017, 38(8):  66-78.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017165

摘要 ( 408 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (1812KB) ( 906 )   可视化   

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为解决反向粒子群优化算法计算开销大、易陷入局部最优的不足，提出一种无惯性的自适应精英变异反向粒子群优化算法（NOPSO）。NOPSO算法在反向学习方法的基础上，广泛获取环境信息，提出一种无惯性的速度（NIV）更新式来引导粒子飞行轨迹，从而有效加快算法的收敛过程。同时，为避免早熟现象的发生，引入了自适应精英变异策略（AEM），该策略在扩大种群搜索范围的同时，帮助粒子跳出局部最优。NIV 与 AEM 这 2种机制的结合，有效增加了种群多样性，平衡了反向粒子群算法中探索与开发的矛盾。实验结果表明，与主流反向粒子群优化算法相比，NOPSO算法无论是在计算精度还是计算开销上均具有较强的竞争能力。

高效可扩展的对称密文检索架构

吴志强,李肯立,郑蕙

2017, 38(8):  79-93.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017166

摘要 ( 465 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (1275KB) ( 1410 )   可视化   

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现有可搜索加密方案通常索引的构建、检索效率不高，数据节点的维护不便，难以适应分布式密文检索要求。针对现有密文检索方案出现的一些问题，提出了可拆分密文倒排索引架构，改善了密文索引的并行构建性能，简化了数据增删维护过程，增强了与传动 NoSQL 系统的兼容性。采用检索结果集中化倒排索引方法，提高分布式密文检索系统检索效率。所提方案满足被广泛采用的选择关键词攻击下的不可区分性（IND-CKA）安全标准。结合 Cassandra 对多种性能进行了验证，实验数据表明，本架构对分布式、海量密文数据环境具有很好的适用性。

DVB-T2系统基于前导符号的同步算法

唐杰,王芳,李明齐

2017, 38(8):  94-100.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017167

摘要 ( 458 )   在线阅读 ( 10 )   PDF下载 (672KB) ( 717 )   可视化   

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DVB-T2（digita1 video broadcasting-second generation terrestria1）系统采用一种具有C-A-B特殊结构的前导符号用于时频同步。目前，已有的基于前导符号的同步算法仅利用其中 C-A 与 B-A 之间的相关性来实现时频同步，而忽略了A内部的共轭对称性。基于该共轭对称性质，提出一种新的镜像乘积同步算法，用于实现前导符号的检测与时频同步。通过在AWGN（addictive white Gaussian noise）信道和TU6（typica1 urban）信道30 km/h移动速度下对所提算法进行蒙特卡洛仿真，并与已有同步算法相比较，结果表明所提算法的检测概率明显提高，时域同步和频域同步的均方误差均明显降低。

多控制器条件下区分QoS的虚拟SDN映射方法

赵志远,孟相如,苏玉泽,李振涛

2017, 38(8):  101-110.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017168

摘要 ( 432 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1580KB) ( 908 )   可视化   

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在多控制器 SDN 虚拟化环境中，以最小化控制通路平均时延、控制器负载失衡度和映射开销为目标，分别建立多控制器部署问题和虚拟SDN映射问题的数学模型，提出一种多控制器条件下区分QoS的虚拟SDN映射方法。仿真结果表明该方法能够满足不同用户对虚拟 SDN 服务质量的需求，保持多控制器的负载均衡，提高了映射成功率和收益开销比。

高阶球面单形—径向容积求积分卡尔曼滤波算法

李兆铭,杨文革,丁丹,廖育荣

2017, 38(8):  111-117.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017169

摘要 ( 485 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (1076KB) ( 1096 )   可视化   

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为了进一步提高非线性卡尔曼滤波算法的估计精度，提出一种高阶球面单形—径向容积求积分卡尔曼滤波（HDSSRCQKF，high-degree spherica1 simp1ex-radia1 cubature quadrature Ka1man fi1ter）算法。将非线性函数的高斯加权积分分解为球面积分和径向积分，采用基于正则单形变换群的七阶球面单形准则计算球面积分，使用高阶高斯—拉盖尔求积分准则计算径向积分，推导出高阶球面单形—径向容积求积分准则。从该准则中提取出容积点及其相应权值的一般计算方法，并利用该计算方法给出非线性卡尔曼滤波框架下高阶球面单形—径向容积求积分卡尔曼滤波的具体计算步骤。数值仿真实验结果表明，所提算法具有比高阶容积卡尔曼滤波更高的估计精度，在信道估计与均衡、语音增强和混沌通信等领域具有一定的应用价值。

基于信道历史状态感知信息的频谱感知方法

刘玉磊,梁俊,肖楠,袁小刚,张振浩

2017, 38(8):  118-130.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017170

摘要 ( 459 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (2090KB) ( 820 )   可视化   

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针对卫星认知网络环境中待检测信号强度不断变化的特点，为了突破传统能量检测的性能极限，提出一种基于信道历史状态信息的频谱感知方法。首先，通过建立具有遗忘机制的信道历史状态判决模型实现对当前时刻信道状态的判决；在此基础上，额外增加基于前一次检测结果的判决策略，对该判决模型进行修正，以削弱模型中各参数的影响，同时采用基于带宽的感知方案来进一步降低干扰概率；最后，通过理论分析和仿真验证了该方法较传统能量检测算法的性能有所提升。

26 GHz室外微蜂窝毫米波信道测量与建模研究

李树,赵雄文,王琦,王蒙军,孙韶辉,洪伟

2017, 38(8):  131-139.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017171

摘要 ( 452 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (2816KB) ( 1541 )   可视化   

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在26 GHz室外微蜂窝场景测量数据的基础上，研究了毫米波段路径损耗、阴影衰落和大尺度参数的建模方法，提出优化的分簇方法和莱斯因子计算方法，比较了参数化和非参数化方法对信道建模的差异，对比分析了不同微蜂窝场景环境对路径损耗和大尺度参数的影响。结果表明，非参数化方法对路径损耗影响较小，对大尺度参数影响较大，如均方根角度扩展。建筑物上的玻璃窗和环境中的树木对大尺度参数有较大影响，对路损影响较小。毫米波频段簇的数目比6 GHz以下频段更少。为26 GHz室外微蜂窝场景毫米波链路和系统仿真以及系统设计提供了信道基础数据和模型。

综述

软件定义航空集群机载战术网络

赵尚弘,陈柯帆,吕娜,王翔,赵静

2017, 38(8):  140-155.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017157

摘要 ( 662 )   在线阅读 ( 12 )   PDF下载 (1958KB) ( 2192 )   可视化   

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航空集群是受生物集群行为启发而产生的一种全新航空作战力量体系，在引发未来航空作战力量运用方式产生新变革的同时，也将给作为集群成员间联系与沟通纽带的机载战术网络（ATN，airborne tactica1 network）带来全新的挑战。基于航空集群作战应用需求，对航空集群机载战术网络（ATNAS，airborne tactica1 network of aeronautic swarm）进行了介绍，分析了航空集群作战应用对航空集群机载战术网络的基本能力需求，总结了将软件定义网络（SDN，software defined network）设计思想运用于航空集群机载战术网络构建的优势；在此基础上，提出软件定义航空集群机载战术网络（SDATN-AS，software defined airborne tactica1 networking for aeronautic swarm），并对其基本架构进行了阐述；归纳总结了软件定义航空集群机载战术网络的未来研究方向和挑战。对支持未来航空集群成员间高效信息交互的机载战术网络形态进行了探索，为明确未来机载战术网络的演进方向提供了参考和借鉴。

学术通信

大规模MIMO系统中基于用户位置信息的导频分配

杜嘉良,杨霖,宋新雷

2017, 38(8):  156-164.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017172

摘要 ( 355 )   在线阅读 ( 9 )   PDF下载 (1252KB) ( 1031 )   可视化   

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针对大规模MIMO系统中的导频污染问题，提出了一种基于用户位置信息的导频分配方案。所提方案根据用户位置在以所在小区基站为极点的极坐标系下的极角大小，对用户进行排序并依次分配导频。方案结合了定向大线的特点，通过把导频的复用距离控制在较远的范围内，从而达到降低导频污染、提高系统可达和速率的目的。仿真结果表明，所提方案不仅能够有效降低用户间的导频污染，还能缩小不同用户间的性能差距，提高系统的公平性。

大规模RFID系统中基于CPK-ECC的双向认证协议

潘耀民,单征,戴青,岳峰

2017, 38(8):  165-171.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017174

摘要 ( 381 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (961KB) ( 945 )   可视化   

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针对现有射频识别（RFID，radio frequency identification）认证协议扩展性较差的问题，分析了大规模RFID系统认证协议的设计需求与CPK的技术优势，提出基于CPK-ECC的认证协议。协议采用椭圆曲线加密方案与改进的快速数字签名算法，实现了双向认证与离线认证。进一步给出安全性分析，指出协议可以有效抵御已有安全与隐私攻击。与其他基于 ECC 的认证协议相比，协议支持无后端服务器认证，扩展性好，性能更优，适用于大规模RFID系统。

基于Q-learning算法的vEPC虚拟网络功能部署方法

袁泉,汤红波,黄开枝,王晓雷,赵宇

2017, 38(8):  172-182.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017173

摘要 ( 632 )   在线阅读 ( 41 )   PDF下载 (1397KB) ( 1577 )   可视化   

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针对虚拟化演进分组核心网（vEPC）环境下，现有虚拟网络功能（VNF）部署方法无法在优化时延的同时保证服务链部署收益的问题，提出一种改进的基于Q-1earning算法的vEPC虚拟网络功能部署方法。在传统0-1规划模型的基础上，采用马尔可夫决策过程建立了 vEPC 服务链部署的空间—时间优化模型，并设计了改进的Q-1earning算法求解。该方法同时考虑了空间维度下的EPC服务链虚拟映射和时间维度下的VNF生命周期管理，实现了VNF部署的收益—时延多目标优化。仿真结果表明，与其他VNF部署方法相比，该方法在降低网络时延的同时提高了VNF部署的收益和请求接受率。

支持用户撤销的多关键字密文查询方案

伍祈应,马建峰,李辉,张俊伟,姜奇,苗银宾

2017, 38(8):  183-193.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017094

摘要 ( 422 )   在线阅读 ( 14 )   PDF下载 (2414KB) ( 914 )   可视化   

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在密文策略的属性加密技术上提出一种支持文件级别的访问授权和数据用户撤销的多关键字密文查询方案。该方案在多数据拥有者多数据用户的场景下不仅支持文件级别的访问授权，即数据用户能够获取不同数据拥有者用不同密钥加密的密文，而且该方案能实现数据用户撤销。该方案在随机预言模型下是抗选择关键字攻击的，且基于实际数据集的实验结果表明方案在实际应用中是可行的、高效的。

基于凿孔的卷积LDPC码编码协作

靳文鹤,吴绍华,杨二鹏,张钦宇

2017, 38(8):  194-200.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017175

摘要 ( 378 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (780KB) ( 673 )   可视化   

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为设计出可近容量限传输且能普适应用于慢、快衰落信道下的编码协作方案，研究了基于卷积LDPC码的编码协作。基于卷积LDPC码的凿孔算法构造出可2路传输的分码字，实现编码协作，并在第二帧分码字传输阶段引入了空时传输进一步提升编码协作的性能。仿真验证了所提方案的有效性。

基于双变异策略的自适应骨架差分进化算法

刘会宇,韩继红,袁霖,于波

2017, 38(8):  201-212.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017051

摘要 ( 421 )   在线阅读 ( 9 )   PDF下载 (1407KB) ( 1203 )   可视化   

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骨架差分进化算法能够较好规避差分进化算法控制参数和变异策略选择问题。针对基于双变异策略的经典骨架差分算法（MGBDE）没有根据个体进化差异选择适合的变异策略和考虑早熟收敛的问题，提出一种改进算法。该算法引入变异策略选择因子，并借鉴自适应差分进化算法的设计思想，将选择因子随个体共同参与进化，使个体执行当前最为适合的变异策略，克服原始算法进化过程的盲目性，同时选择因子的动态自适应特性保持了骨架算法近似无参数的优点；该算法加入停滞扰动策略，降低陷入局部最优的风险。采用18个标准测试函数进行实验，结果表明，新算法在收敛精度、收敛速度和顽健性上整体优于多种同类骨架算法以及知名的差分进化算法。

SDN中基于过程忧化的交换机竞争迁移算法

胡涛,张建辉,孔维功,杨森,曹路佳

2017, 38(8):  213-222.  doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017135

摘要 ( 406 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1232KB) ( 1145 )   可视化   

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针对分布式软件定义网络中交换机迁移对象选取僵化和迁移冲突问题，提出一种基于过程优化的交换机竞争迁移（SCM，switch competing migration）算法。将原有的交换机迁移方案优化为迁移对象选取和交换机动态部署2个过程。首先，综合权衡网络中时延、流量和故障代价，灵活地选取迁移对象；然后，根据设定的存活期、迁移期和控制器负载动态门限值，交换机以竞争迭代的方式动态部署到目标控制器。仿真结果表明，与现有的算法相比，迁移对象的选取更加合理，避免交换机迁移冲突，控制器负载均衡率平均提升了25.6%。