虚拟计算环境下信任管理研究

可信保证体系是虚拟计算环境的基础组件.虚拟计算环境下信任管理具有不确定性和动态性特点,因此,虚拟计算环境下的可信保证体系应具备主观性、基于证据以及上下文相关性的特性.针对虚拟计算环境下虚拟共同体的服务选取以及自主元素的可信度计算的安全问题,提出了基于贝叶斯分析的信任模型.     

VirtMan: design and implementation of a fast booting system for homogeneous virtual machines in iVCE

Internet-based virtual computing environment (iVCE) has been proposed to combine data centers and other kinds of computing resources on the Internet to provide efficient and economical services. Virtual machines (VMs) have been widely used in iVCE to isolate different users/jobs and ensure trustworthiness, but traditionally VMs require a long period of time for booting, which cannot meet the requirement of iVCE’s large-scale and highly dynamic applications. To address this problem, in this paper we design and implement VirtMan, a fast booting system for a large number of virtual machines in iVCE. VirtMan uses the Linux Small Computer System Interface (SCSI) target to remotely mount to the source image in a scalable hierarchy, and leverages the homogeneity of a set of VMs to transfer only necessary image data at runtime. We have implemented VirtMan both as a standalone system and for OpenStack. In our 100-server testbed, VirtMan boots up 1000 VMs (with a 15 GB image of Windows Server 2008) on 100 physical servers in less than 120 s, which is three orders of magnitude lower than current public clouds.     

Internet-based virtual computing environment(iVCE):Concepts and architecture

Resources over Internet have such intrinsic characteristics as growth, autonomy and diversity, which have brought many challenges to the efficient sharing and comprehensive utilization of these resources. This paper presents a novel approach for the construction of the Internet-based Virtual Computing Environment (iVCE), whose sig- nificant mechanisms are on-demand aggregation and autonomic collaboration. The iVCE is built on the open infrastructure of the Internet and provides harmonious, transparent and integrated services for end-users and applications. The concept of iVCE is presented and its architectural framework is described by introducing three core concepts, i.e., autonomic element, virtual commonwealth and virtual executor. Then the connotations, functions and related key technologies of each components of the architecture are deeply analyzed with a case study, iVCE for Memory.     

A Programming Language Approach to Internet-Based Virtual Computing Environment

There is an increasing need to build scalable distributed systems over the Internet infrastructure. However, the development of distributed scalable applications suffers from lack of a wide accepted virtual computing environment. Users have to take great efforts on the management and sharing of the involved resources over Internet, whose characteristics are intrinsic growth, autonomy and diversity. To deal with this challenge, Internet-based Virtual Computing Environment (iVCE) is proposed and developed to serve as a platform for distributed scalable applications over the open infrastructure, whose kernel mechanisms are on-demand aggregation and autonomic collaboration of resources. In this paper, we present a programming language for iVCE named Owlet. Owlet conforms with the conceptual model of iVCE, and exposes the iVCE to application developers. As an interaction language based on peer-to-peer content-based publish/subscribe scheme, Owlet abstracts the Internet as an environment for the roles to interact, and uses roles to build a relatively stable view of resources for the on-demand resource aggregation. It provides language constructs to use 1) distributed event driven rules to describe interaction protocols among different roles, 2) conversations to correlate events and rules into a common context, and 3) resource pooling to do fault tolerance and load balancing among networked nodes. We have implemented an Owlet compiler and its runtime environment according to the architecture of iVCE, and built several Owlet applications, including a peer-to-peer file sharing application. Experimental results show that, with iVCE, the separation of resource aggregation logic and business logic significantly eases the process of building scalable distributed applications.     

可信人工智能系统的质量属性与实现: 三级研究

人工智能系统以一种前所未有的方式,被广泛地用于解决现实世界的各种挑战,其已然成为推动人类社会发展的核心驱动力.随着人工智能系统在各行各业的迅速普及,人们对人工智能系统的可信性愈发感到担忧,其主要原因在于,传统软件系统的可信性已不足以完全描述人工智能系统的可信性.对于人工智能系统的可信性的研究,具有迫切的需要.目前已有大量相关研究,且各有侧重,但缺乏一个整体性、系统性的认识.本研究是一项以现有二级研究为研究对象的三级研究,旨在揭示人工智能系统的可信性相关的质量属性和实践的研究现状,建立一个更加全面的可信人工智能系统质量属性框架.本研究收集、整理和分析了2022年3月前发表的34项二级研究,识别了21种与可信性相关的质量属性及可信性的度量方法和保障实践.研究发现,现有研究主要关注在安全性和隐私性上,对于其它质量属性缺乏广泛且深入的研究.对于需要跨学科协作的两个研究方向,需要在未来的研究中引起重视,一方面是人工智能系统本质上还是一个软件系统,其作为一个软件系统的可信值得人工智能和软件工程专家合作研究;另一方面,人工智能是人类对于机器拟人化的探索,如何从系统层面保障机器在社会环境下的可信,如怎样满足人本主义,值得人工智能和社会科学专家合作研究.     

Embedded DHT overlays in virtual computing environments

With the rapid development of computing and networking technologies, people propose to build harmonious, trusted and transparent Internet-based virtual computing environments (iVCE). The overlay-based organization of dynamic Internet resources is an important approach for iVCE to realizing efficient resource sharing. DHT-based overlays are scalable, low-latency and highly available; however, the current DHT overlay (SKY) in iVCE cannot satisfy the trust requirements of Internet applications. To address this...     

虚拟计算环境中的DHT拓扑构建技术研究综述

基于互联网的虚拟计算环境(iVCE)是一种新型网络计算平台.互联网资源的成长性、自治性和多样性等自然特性给iVCE中的资源共享带来巨大的挑战.DHT覆盖网(简称DHT)具有可扩展、延迟低、可靠性高等优点,是iVCE实现资源有效共享的重要途径之一.拓扑构建是DHT的基础性关键技术,实现了DHT的动态维护与消息路由等基本功能.本文首先概述传统DHT的拓扑构建技术,主要包括各种典型DHT的动态维护机制与消息路由算法、支持复杂查询的DHT索引构建技术,以及支持管理域匹配的DHT分组构建技术等;进而针对互联网资源的特点,综述在iVCE中DHT拓扑构建技术的最新研究进展.本文在最后对DHT拓扑构建技术的未来发展方向进行探讨.     

虚拟计算环境中基于资源池的资源聚合机制

虚拟计算环境中存在着极为丰富的资源,但由于其系统的动态性与自治性特点非常突出,系统服务质量很难得到保证。本文提出一种基于资源池的资源聚合方法,即根据应用需求将所需资源聚合成资源池,并以资源池的形式为用户提供服务,使得在任务执行过程中即使部分节点由于系统故障、超载等原因中途退出任务处理,用户的服务请求仍能得到处理和响应。此外,该方法结合负载均衡,优化了资源节点的选择与资源池的构建,从而有效地提高了系统服务质量。     

A Unified Measurement Solution of Software Trustworthiness Based on Social-to-Software Framework

As trust becomes increasingly important in software domain, software trustworthiness — as a complex high-composite concept, has developed into a big challenge people have to face, especially in the current open, dynamic and ever-changing Internet environment. Furthermore, how to recognize and define trust problem from its nature and how to measure software trustworthiness correctly and effectively play a key role in improving users’ trust in choosing software. Based on trust theory in the field of humanities and sociology, this paper proposes a measurable S2S (Social-to-Software) software trustworthiness framework, introduces a generalized indicator loss to unify three parts of trustworthiness result, and presents a whole metric solution for software trustworthiness, including the advanced J-M model based on power function and time-loss rate for ability trustworthiness measurement, the fuzzy comprehensive evaluation advanced-model considering effect of multiple short boards for basic standard trustworthiness, and the identity trustworthiness measurement method based on the code homology detecting tools. Finally, it provides a case study to verify that the solution is applicable and effective.     

构造基于互联网的可信软件生产服务系统

基于互联网构造可信软件的大规模协作开发环境是近年来软件工程领域的热点。对当前若干典型软件协作开发方法和技术进行了分析,参考人类社会生产概念体系,提出了一种面向互联网的可信软件生产框架,对可信软件生产的概念、生产要素、生产活动和生产方式进行了系统的分类和阐述,给出了基本生产过程和核心生产要素组织方法。结合国家863重点项目软件成果"可信的国家软件资源共享与协同生产环境(Trustie)",分析了该可信软件生产框架在软件资源共享、协作开发和可信评估等方面的机理和有效性。     

虚拟计算环境中的多机群协同调度算法

基于虚拟计算环境的核心机理,提出由自主调度单元、域调度共同体、元调度执行体为核心的多机群协同系统框架.剖析多机群任务并发运行性能模型,设计了多机群协同调度算法框架,提出最大空闲节点优先、最小网络拥塞优先、最小异构因子优先与最小异构空闲节点优先4种启发式资源选择策略.实验验证了协同调度模型与算法在任务集完成时间与系统平均利用率的测度上的有效性.     

网格计算系统中的综合信任评估

网格是个动态变化的环境,网格站点间的信任关系受到一些因素的制约,该文提出了一个网格安全信任模型,把信任的概念建立在网格站点的身份信任和行为信任、计算能力、单元服务开销、先前的工作成功率、入侵检测和入侵抵抗能力的基础上,构造了一个评估网格站点行为信任度的算法。基于模糊数学中的模糊综合评估算法理论,该文构造了一个网格站点信任度的综合评估算法,利用该算法可以比较全面地评估网格站点的信任度,最大程度地保证网格行为的安全可靠。     

面向Web服务的动态可信性评估模型

网络化软件是由分布在互联网上多源异构的Web服务构成,但受其所处动态开放网络环境的影响,服务可信性处在不断变化之中.针对传统Web服务可信性难以适应动态评估的问题,提出了一种基于信息熵权重和带修正指标的动态信任评估模型（Dynamic Trustworthy Evaluation based on Information Entropy and Correction Metrics,DTEIECM）.首先,该模型充分挖掘模糊矩阵中的客观信息,利用信息熵对易受人为因素影响的主观权重进行修正.同时,考虑到所处运行环境对当前服务可信性的影响,增加了修正指标和受反馈影响的外部指标,以提高评估模型的自适应性.最后,通过对一个商务订单管理系统中的地图服务进行实例分析,结果表明DTMIECM模型在可信性度量中具有可行性,而且能够适应多变的环境并重新配置服务组合,有利于提高整个系统的可信度.     

基于证据的软件过程可信度模型及评估方法

软件可信已经是一个迫在眉睫的重要问题,但对软件可信性的评估却一直没有一个系统并且客观的标准.一些研究工作从可信证据的采集渠道入手,譬如认为有第三方测试的证据,其可信级别就高一些,而若有用户的使用反馈则可信级别就更高.这些工作在可信的客观性方面做了很好的贡献.但我们知道可信其实是一个系统性的问题,而且质量形成于过程,其证据的充分必要程度,以及对必要开发过程的覆盖程度等非常关键.本文基于软件开发过程,从过程的实体、行为以及制品三个方面提取软件可信的证据,建立了由37个可信原则,182个过程可信证据和108个制品可信证据组成的软件过程可信度模型,并给出基于本模型证据的软件过程可信评估方法,试图从开发过程的可信来建立软件产品的可信的信心.     

虚拟计算环境中的可扩展分布式资源信息服务

基于网络资源的"成长性"、"自治性"和"多样性",近年来,人们提出以通用DHT(distributed Hash table)信息服务的形式实现网络资源信息的发布和查询.然而,现有的资源信息服务在通用性、易用性和自适应性等方面仍存在不足.针对虚拟计算环境iVCE(Internet-based virtual computing environment)的资源聚合需求,提出构建可扩展的分布式资源信息服务SDIRIS(scalable distributed resource information service).首先,提出采用自适应DHT(adaptive FissionE,简称A-FissionE)底层架构,以对上层应用透明的方式适应不同的系统规模和稳定性;其次,基于自适应DHT提出高效的多属性区间搜索算法(multiple-attribute range FissionE,简称MR-FissionE).理论分析和模拟结果表明,SDIRIS能够高效地实现资源信息的发布与查询功能.     

虚拟计算环境中一种基于惩罚激励的信誉模型

基于信誉构建信任机制是解决虚拟计算环境[1]中行为可信问题的重要途径。现有信誉模型对不良行为的动态适应能力和对信誉信息的有效聚合能力不足,缺乏鼓励节点积极参与诚实合作的有效机制。本文提出一种基于惩罚激励机制的信誉管理模型PERep,根据自主元素行为特征和信誉状态区分交易行为的合作与偏离,并对偏离行为进行惩罚;给出了PERep的分布式实现。实验表明,PERep能准确地区分诚实交易和恶意行为,有效提高自主元素诚实交易的积极性并减少恶意行为的危害。     

可信软件非功能需求形式化表示与可满足分析

可信软件的可信性由其功能需求和非功能需求共同来体现,其中,非功能需求的实现是可信软件获得用户对其行为实现预期目标能力的信任程度的客观依据.针对可信软件的重要性以及对可信软件的迫切需求,在可信软件的早期需求工程阶段,提出可信软件非功能需求驱动的过程策略选取方法.首先,对可信软件需求进行定义,提出由功能需求和非功能需求中的可信关注点构成可信需求,非可信关注点的非功能需求则定义为软目标,用于表达质量需求,基于模糊集合论和信息熵对可信软件非功能需求进行排序并获取可信关注点和软目标.在此基础上,提出可信软件非功能需求驱动的过程策略选取方法.传统的软件早期需求工程阶段的目标是为了获取满足需求的技术及设计决策,与此不同,本文对可信软件非功能需求进行分析的目标是获取过程策略,从过程角度解决可信软件生产问题.由于非功能需求间复杂的相关关系,尤其是因为存在冲突关系,故提出了基于可满足性问题求解方法推理过程策略的方法,选取满足可信软件非功能需求的过程策略.最后,通过第三方可信认证中心软件的案例,说明所提出方法的可行性.     

一种基于聚类的虚拟计算环境资源聚合方法

作为面向互联网资源共享的虚拟计算环境的实例,iVCE(Internet based virtual computing environment) for Memory致力于解决广域分布的内存资源的共享与综合利用问题.由于内存资源的特殊性,传统的资源管理方法很难适用.以iVCE for Memory作为背景,提出一种基于聚类的虚拟计算环境资源聚合方法,有效降低了资源聚合的问题规模;借鉴物理学中的力场和势能理论,建立了实现资源聚合的基本模型和力场-势能模型以及相应的分布式算法;通过基于真实网络拓扑的模拟,对两种模型和算法分别进行了评估和验证.     

TSSF:基于QoS分解的可信服务调度框架

网络计算环境的松散化、独立性和异构性的特点不断给服务计算发展带来新的挑战,与此同时用户对软件系统实时性、安全性、可靠性、可用性等非功能属性要求又在不断提高,如何保障服务计算系统的可信性是平台设计者和服务应用开发者所面临的重要问题.设计了基于QoS分解的可信服务调度框架(Trustworthy Senrice Scheduling Framework,TSSF),通过对组合服务的可信QOS规划,并利用自适应的服务调度机制为服务提供可信QOS保障.提出了基于模糊集的可信QOS分解模型,将用户对组合服务的QoS需求分解为每个原子服务单独的可信QOS需求;根据分解后的额定QoS需求,以创建动态服务实体组(Dynamic Service Entity Group,DSEG)的方式为原子服务提供可信QoS保障,并以DSEG为基础详细叙述了变粒度、层次化基于反馈设计思想的自适应可信服务调度技术.最后扩展了JBoss中间件,实现了支持该服务调度框架的平台,并在此平台上进行了实验,结果表明TSSF能够为组合服务的QoS需求提供可信保障.     

网络环境下高性能计算的可视化

本文介绍了在“先进计算基础设施”环境中实现科学计算可视化的方法 .该环境对可视化提出了较高的要求 :一方面 ,客户是通过 Internet观察这些结果的 ,没有事先安装任何软件 ;另一方面 ,高性能计算结果的可视化数据规模又非常大 ,必须用动态三维图像展现 .因此 ,传统的可视化手段难以同时满足这两个目标 .本文基于 Java的 Java 3D建立了三维可视化环境 ,实现了从 Internet自动安装用户端运行环境 ,并能通过传输控制三维模型的代码 ,在用户端快速生成可视化图像 ;同时 ,结合 Applet与 Servlet交互技术 ,在用户观察当前可视化结果的同时 ,分解传输有效数据来控制三维模型后续的运动 ,使跨网可视化的动态效果接近于本地运行的水平 .