4元N树InfiniBand网络的拓扑探查及管理

业界越来越认可InfiniBand协议在网络互联技术上的优势.根据其网络特点,将K元N树引入IBA,构造规则拓扑的网络结构,以满足性能和路由的需求.但InfiniBand协议并没有给出针对规则拓扑结构有效的管理方法,该文提出一种管理策略,以实现对这种规则拓扑的探查、错误检查及其验证.该方法同时支持基于4元N树的多种规模网络的节点定位和管理.     

基于复合AUVs的水声传感网拓扑优化机制

为提高网络拓扑的健壮性和自适应性, 基于拓扑重构思想提出基于复合自主式水下航行器的水声传感网拓扑智能优化机制来提高网络的连通性; 进一步, 在发现水声传感网拓扑结构形成的内在规律的基础上, 提出三角淡化关键节点网络拓扑优化方法, 该方法有助于提高网络抗毁再生能力. 最后通过仿真实验对比分析验证了所提出机制的有效性, 实验结果表明, 在牺牲约8.5\%覆盖度的条件下, 抗毁性能提高约50\%.     

基于模体的目标区域网络拓扑划分方法

随着信息社会的发展,网络安全的重要性日益凸显,准确获取网络实体的地理位置有助于更好地实施网络管理。现有经典的基于拓扑启发式聚类的网络实体定位方法,采用基于网络结构的集群划分对网络实体进行聚类,由于没有考虑网络拓扑的具体特性,导致最后的结果误差较大。为解决这一问题,提出一种基于模体的目标区域网络拓扑划分方法。该方法根据目标网络拓扑呈现局部节点高聚类性的特点,创新性地引入"模体"的概念,在目标网络拓扑中挖掘模体结构并进行分析;然后借鉴复杂网络研究领域内局部社团发现方法中初始种子扩展的思路,以模体结构为初始种子进行相应扩展,将拓扑中与模体紧密相连的节点划分为多个集合;最后分别根据地标和公开的IP地理位置数据库对划分的节点集合进行定位,将集合的位置作为集合内节点的地理位置,从而实现网络实体的批量定位。基于香港和台湾两个地区网络拓扑的实验结果表明,该方法与经典的HC-Based方法、NNC方法相比,在网络实体定位准确率上分别能提高25%和16%左右,并且可批量定位的网络实体更多。     

分布式空间数据分片与跨边界拓扑连接优化方法

研究分布式空间数据库(distributed spatial database,简称DSDB)中数据按区域分片时的跨边界片段拓扑连接查询问题,并提出相应的优化方法.首先研究了分布式环境下的空间数据的分片与分布,提出了空间数据分片的扩展原则:空间聚集性、空间对象的不分割性、逻辑无缝保持性.然后,将区域分割分片环境下的片段连接分为跨边界和非跨边界两类;同时,将拓扑关系分为两类,重点研究跨边界的两类片段拓扑连接.提出了跨边界空间片段拓扑连接优化的两个定理,并给出了证明.以此为基础,给出了跨边界空间拓扑连接优化规则,包括连接去除规则和连接优化转化规则.最后设计了详细的实验,对自然连接策略、半连接策略以及所提出的连接策略进行效率比较,结果表明,所提出的方法对跨边界连接优化有明显优势.因此,所提出的理论和方法可以用于分布式跨边界拓扑关系查询的优化.     

基于两阶段迭代优化的空天观测资源协同任务规划方法

为提高空天观测资源协同观测能力,基于分而治之框架,提出一种两阶段迭代优化方法以解决空天观测资源协同任务规划问题.第1阶段,根据观测机会和冲突度构造适应度函数,基于适应度将任务分配到合适的子规划中心;第2阶段,子规划中心根据分配到的任务进行资源调度,得到各类观测资源的观测计划,并将资源观测方案和观测收益反馈给第1阶段.第1阶段再根据第2阶段的反馈结果,结合禁忌表策略,对任务分配方案进行迭代调整和更新,直到生成近似最优或满意的任务分配方案和资源观测方案.为验证所提出方法的有效性,开展大量仿真实验.实验结果表明,与最大权重最先分配算法、基于适应度的任务分配算法、基于资源优先度的任务分配算法相比,所提出方法在任务收益率方面提高了2.40%sim14.14%.研究成果可为空天观测资源传感网络的协同管控提供技术支持.     

异构网络环境下最大化谱间距的拓扑设计

分布式平均共识和去中心化机器学习是具有广泛应用的去中心化计算方法.两种方法的收敛率主要由拓扑的谱间距所决定.节点网络环境的异构性包括节点带宽和节点间连接可用性的不同.异构网络环境对去中心化计算的效率提出了挑战.本文研究异构网络环境下最大化谱间距的拓扑设计问题,推导了谱间距针对拓扑任一条边的梯度,并设计了基于该梯度的增删边算法来构建目标拓扑.构建的拓扑具有更大谱间距,且各节点的数据通信时间相近.拓扑构建算法的性能在不同程度的异构网络环境下能够保持稳定,且生成的拓扑在分布式共识中以更快的收敛率和更短的时间达到收敛.基于该算法,本文进一步验证了最新发现的谱间距与去中心化机器学习收敛率的弱相关性.     

无线传感网络节点定位中的导标动态移动策略

在基于移动导标的无线传感器网络节点定位中,导标的移动路径将直接影响到节点定位的效率和精度.考虑到无线传感器网络节点通信能力和计算能力有限性,着重研究一种基于网络局部拓扑信息的导标移动虚拟力修正模型.模型中,导标对邻居节点进行筛选,并进一步收集有效节点与导标的距离、有效节点拥有邻居节点数目等参数,在此基础上建立移动导标虚拟引力模型,该模型能使导标的移动具有较强的自适应性.更进一步,针对节点虚拟引力基本模型存在的导标无引力情况和冗余遍历情况,通过加入接近因子及已定位区域边界曲线拟合的方法,对基本模型进行修正.仿真实验表明,提出的路径规划算法与典型的传统路径算法相比较,导标遍历网络的路径长度缩短了20%～30%,较大程度节约了定位过程中导标节点遍历网络所需的能量开销.     

基于无线传感器的物联网网络拓扑发现算法研究

在基于无线传感器的物联网中,由于传感器硬件设备的局限性和动态性,以及组成的网络通信带宽有限等,在网络中准确、及时地获取网络的拓扑信息变得非常困难,而如何全面、准确、快速地进行网络拓扑发现对于物联网的网络管理、故障定位和拥塞控制等研究和更多的上层应用具有重要的意义。提出了一种基于移动代理的模糊动态拓扑发现算法的设计方案。不仅通过构造网络模糊拓扑信息的处理方法和移动代理的迁移、活跃度等相关策略模型,给出了移动代理和传感器节点的最优拓扑发现数量比,而且还根据模糊知识处理已有的研究,获得了完整的基于传感器的物联网网络拓扑发现算法。通过实验验证表明,本算法不仅改进了网络拓扑的发现效率,并且具有较小的网络能耗等。     

一种改进的WSN异常检测和定位算法研究

异常快速检测和定位对于保证无线传感器网络的有效运行具有重要作用.提出了一种改进的传感器网络异常检测和定位方法.该方法通过两个阶段的探查来收集端到端测量数据以实现异常检测和定位.第1阶段探查的目的是选择可以覆盖最大数量异常链路的探点,缩小可疑区域范围,供第2阶段探查,这一阶段的探点选择问题被建模为预算有限条件下的覆盖范围最大化问题,提出一种基于对偶线性规划的高效近似方法来求解此问题.第2阶段的目的是以最小的通信代价,定位出导致观察到的端到端异常现象的具体链路,并根据多环置信度传播算法(LBP)采预测诊断质量.在不同网络设置下展开实验,结果表明,相比于精确求解方法,提出的算法性能略有下降但运行速度更快.     

采用Petri网进行修正的启发式船舶电网拓扑分析

针对船舶电力系统的特点,采用一种启发式电力网络进行拓扑分析模型建立以确定电力系统网络拓扑,在此基础上借鉴电力系统故障诊断的方法,采用Petri网技术对电网进行故障定位以及对不确定信号的诊断与排除,对拓扑分析结果进行修正,以保证拓扑分析的正确性。最后以典型船舶电力系统网络为例,验证了该方法的有效性。     

AntiMNT：一种对抗多源网络层析成像的拓扑混淆机制

作为一种典型的网络拓扑推断方法,网络层析成像技术可以被攻击者用来准确推断目标网络的拓扑结构,进而向关键节点或链路发起有针对性的攻击行为。为了有效隐藏真实的网络拓扑结构等信息,提出了一种基于主动欺骗方式对抗多源网络层析成像探测的拓扑混淆机制AntiMNT。AntiMNT针对多源网络层析成像的探测过程,策略性地构建虚假拓扑结构,并据此混淆攻击者对目标网络的端到端测量数据,使其形成错误的拓扑推断结果。为了高效生成具有高欺骗特征的混淆网络拓扑,AntiMNT随机生成候选混淆拓扑集,并在此基础上用多目标优化算法搜索具有高安全性和可信度的最优混淆拓扑。基于几种真实网络拓扑的实验分析表明,AntiMNT可以生成高欺骗性和安全性的混淆网络拓扑,从而能够有效防御基于网络层析成像的网络侦察。     

A model based approach for improving router geolocation

This study outlines two novel techniques which can be used in the area of IP geolocation. First we introduce a detailed path-latency model to be able to determine the overall propagation delays along the network paths more accurately. The knowledge of accurate propagation delay values then leads to more precise geographic distance estimation between hosts and measurement nodes. Besides these distance values the evaluation process also takes into account the discovered topology between the measurement points, and end-to-end latency measurements as well. In addition to the application of the detailed path-latency model, we describe a method which utilizes high-precision one-way delay measurements to further increase the accuracy of router geolocation techniques. The precise one-way delay values are used as a “path-constraint” to limit the overall geographic distance between the measurement nodes. This approach can be used to localize all the network routers along the network path between the measurement nodes, but cannot be applied to end-host localization. The techniques introduced in this paper are validated in wide range of experiments performed in the ETOMIC measurement infrastructure and in PlanetLab.     

基于区块链的通信网络节点位置隐私加密控制模型设计

为解决因通信网络加密执行能力有限而造成的隐私信息识别异常问题,提升网络体系对于隐私文本的加密处理能力,设计基于区块链的通信网络节点位置隐私加密控制模型;在区块链技术的支持下,建立密码共识机制,再根据智能合约中协议条文的编码形式,求解节点加密差值,完成基于区块链的通信网络节点加密验证;按照信息序列定义条件,建立P盒、S盒两类信息数列处理结构,完成对通信网络节点位置隐私信息数列产生器的设计;规范隐私信息的数据帧格式,根据密钥内容查询结果,确定熵值控制系数的取值范围,再实施熵值校验处理,实现基于区块链的通信网络节点位置隐私加密控制模型的设计;实验结果表明,区块链技术作用下,通信网络在单位时间内所能加密处理的信息样本总量达到了9.8×10¹³bit,因加密执行能力有限造成的隐私信息识别异常问题得到较好解决,隐私信息样本加密准确性为96.5%,能够加强网络体系在加密处理隐私文本方面的能力。     

Network measurement based modeling and optimization for IP geolocation

IP geolocation plays a critical role in location-aware network services and network security applications. Commercially deployed IP geolocation databases may provide outdated or incorrect location of Internet hosts due to slow record updates and dynamic IP address assignment by the ISPs. Measurement-based IP geolocation is used to provide real time location estimation of Internet hosts based on network delays. This paper proposes a measurement-based IP geolocation framework that provides location estimation of an Internet host in real time. The proposed frame work models the relationship between measured network delays and geographic distances using segmented polynomial regression model and semidefinite programming for optimization. Weighted and non-weighted schemes are evaluated for location estimation. The proposed framework shows close to 17 and 26 miles median estimation error for nodes in North America and Europe, respectively. The proposed schemes achieve 70-80% improvement in median estimation error comparing to the first order regression approach for experimental data collected from Planet-Lab.     

一种基于协同作用网络的特征模块搜索算法

如何利用数据挖掘领域的特征选择技术,从高维复杂的组学数据中提取关键特征一直是研究重点。对此,针对组学数据特征间存在的复杂关联关系进行研究,提出了基于协同作用网络的特征模块搜索算法。该算法利用交互增益值构建协同作用网络,通过衡量候选节点与当前特征模块连接的紧密程度,同时结合节点自身分类性能实现模块搜索,确定重要特征。在十个数据集上对该算法的性能进行了测试分析,在分类准确率、灵敏度、特异性三项指标上该算法与对比算法相比均有优势,这表明其所确定的网络模块性能更优。     

基于朋友关系变迁演化的社区划分算法

机会网络中的节点大多是由人携带的具有短距离无线通信能力的设备,因此节点具有人的社会属性,机会网络也具有社区特性。而现有的社区划分算法多数来源于社会网络,不能直接用于节点稀疏、网络拓补结构不断不化、节点的计算和存储资源有限的机会网络中。本文通过提出节点的朋友关系,利用节点自身的相遇历史信息,将网络划分为不同的朋友社区。在两种不同数据集下的实验结果表明朋友社区的划分可有效减低路由开销,同时保持较高的传输成功率。     

复杂场景文本段识别

针对背景复杂或者存在字符黏连时文本段图片无法准确切分的情况进行了研究,提出了一种复杂场景文本段识别方法。该方法利用图像和文字序列的相关性设计双向递归神经网络对图像特征序列进行编码,然后设计集成的连接时间分类（CTC）和注意力（attention）模块对编码特征进行解码输出。该算法在多个数据集（公开数据集ICDAR2013和ICDAR2003以及验证码数据集）上进行测试,得到识别准确率分别为90.2%、87.4%和92.5%,从而证明了该算法的有效性。实验结果对文本段识别和应用有重要意义。     

Trie+结构函数式建模、机械化验证及其应用

Trie结构是一种使用搜索关键字来组织信息的搜索树,可用于高效地存储和搜索字符串集合.T.Nipkow给出了实现Trie的Isabelle建模与验证,然而其Trie在存储和操作时存在大量的冗余,导致空间利用率不高,且仅考虑英文单模式下查找.为此,本文基于索引即键值的思想提出的Trie+结构,相较于传统的索引与键值分开存储的结构能减少50%的存储空间,大大提高了空间利用率.并且,对Trie+结构的查找、插入、删除等操作给出了函数式建模及其严格的机械化验证,保证操作的正确性和可靠性.进一步,首次提出一种匹配算法的通用验证规约,旨在解决一系列的匹配算法正确性验证问题.最后,基于Trie+结构与匹配算法通用验证规约,建模和验证了函数式中英文混合多模式匹配算法,发现并解决了现有研究中的基于完全哈希Trie的多模式匹配算法的模式串前缀终止的Bug.所提的Trie+结构以及验证规约在提高Trie结构空间利用率和验证匹配算法中,有一定的理论和应用价值.     

基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计

灾害性气象的频发不仅给人们的生活带来了极大的影响,而且还危及生态环境的稳定。为减小实测气象数据与真实数据样本之间误差,实现对灾害性气象观测数据的准确监测,设计基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统。设置温湿度传感器及防辐射罩,按照数据信息传输网络布局形式,将风速风向传感器、雨量传感器、太阳能控制器接入既定模块单元之中,完成监测系统的硬件设计。利用多源卫星遥感技术,定义多源影像空间,通过分解数字卫星图像的方式,确定监测极值点所处位置,并计算相似性度量指标的具体数值,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象图像配准处理。根据上位机组网模型,完善WINSOCK控件的连接形式,实现监测系统的执行程序编制,联合相关传感器元件,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计。实验结果表明,多源卫星遥感技术设计系统的湿度测量曲线、气压测量曲线、风速测量曲线与真实气象数据样本之间的误差值均未超过2%,能够准确监测灾害性气象观测数据。