基于事件图的离散事件仿真模型并行检验方法

非形式化仿真模型验证方法易受主观因素的影响且具有不完备性,而传统的形式化模型检验方法由于受到状态空间爆炸问题的影响,很难处理大规模的仿真模型.并行模型检验方法以其完备性、高效性已经在工业界中得到了成功的应用,但是由于涉及到形式化规约、逻辑学以及并行计算等多项技术,应用难度较大.针对上述问题,提出了基于事件图的离散事件仿真模型并行检验方法.该方法首先对事件图在模型同步方面进行了扩展,给出了扩展事件图的形式化定义、语法及语义;然后将扩展事件图模型转换到分布并行验证环境的DVE模型,成功地将并行模型检验方法应用于仿真模型验证领域.该方法使得仿真人员无须学习新的形式化验证语言就能采用并行模型检验方法对仿真模型进行形式化验证,可降低模型并行验证的难度,从而有效提高模型验证的效率和完备性.实验结果表明了该方法的有效性,有利于扩展并行模型检验方法在仿真领域中的应用.     

互联网推荐系统比较研究

全面地总结推荐系统的研究现状,旨在介绍网络推荐的算法思想、帮助读者了解这个研究领域.首先阐述了推荐系统研究的工业需求、主要研究机构和成果发表的期刊会议;在讨论了推荐问题的形式化和非形式化定义之后,对主流算法进行了分类和对比;最后总结了常用数据集和评测指标,领域的重难点问题和未来可能的研究热点.     

僵尸网络发展研究

僵尸网络(botnet)作为最有效的网络攻击平台,给当今互联网安全带来了巨大威胁.虽然近几年关于僵尸网络的攻防技术研究取得了显著进展,然而,伴随着互联网应用的多元化以及通信技术的不断革新,僵尸网络的形态和命令控制机制也在不断发生变化,这给防御人员带来了新的挑战.深入了解僵尸网络运行机理和发展趋势对有效应对僵尸网络引发的安全威胁具有重要意义.以僵尸网络攻击技术为核心,从形式化定义、传播方式、生命周期、恶意行为、命令控制信道方面对僵尸网络机理进行全面介绍,按时间顺序将僵尸网络的发展历程划分为PC攻击和广泛攻击2个阶段,对各阶段的技术特点、行为特性、代表案例以及演化规律进行详细阐述,总结当今僵尸网络防御方法和研究成果,对已有研究遗留的问题和未来可能研究热点进行讨论.     

安全协议的形式化验证技术与方法

本文从安全协议形式化验证方法所应用的技术手段、技术特点入手,对安全协议的形式化验证方法进行了总结和分类.并对安全协议形式化验证若干热点研究方向进行了归纳和展望.     

多个体协调控制问题综述

对多个体协调控制问题的研究现状进行综述. 介绍了多个体协调控制领域的基本问题, 并结合系统中网络与动力学不确定性, 对该领域当前的研究热点和前沿进行分析阐述. 进一步, 对工程中广为应用的Euler-Lagrange系统协调控制最新研究成果进行归纳总结. 最后指出该研究领域存在的问题及今后的研究方向.     

形式化方法概貌

形式化方法是基于严格数学基础,对计算机硬件和软件系统进行描述、开发和验证的技术.其数学基础建立在形式语言、语义和推理证明三位一体的形式逻辑系统之上.形式化方法已经以不同程度和不同方式愈来愈多地应用在计算系统生命周期的各个阶段.介绍了形式化方法的发展历程和基本方法体系;以形式规约和形式验证为主线,综述了形式化方法的理论、方法、工具和应用的现状,展示了形式化方法与软件学科其他领域的交叉和融合;分析了形式化方法的启示,并展望了其面临的发展机遇和未来趋势.形式化方法的发展和研究现状表明：其应用已经取得了长足的进步,在提高计算系统的可靠性和安全性方面发挥了重要作用.在当今软件日益成为社会基础设施的时代,形式化方法将与人工智能、网络空间安全、量子计算、生物计算等领域和方向交叉融合,得到更加广阔的应用.研究和建立这种交叉融合的理论和方法不仅重要,而且具有挑战性.     

软件定义网络的测量方法研究

测量技术是状态监测、性能管理、安全防御等网络研究的基础,在网络研究领域具有重要地位.相较于传统网络,软件定义网络在标准性、开放性、透明性等方面的优势给网络测量研究带来了新的机遇.测量数据平面和测量控制平面的分离,启发了通用和灵活的测量架构的设计与实现;标准化的编程接口,使得测量任务可以快速地开发和部署,中心化的网络控制可以基于反馈的测量结果实时地优化数据平面的硬件配置和转发策略,数据平面基于流表规则的处理机制支持对流量更加精细化地测量.但是,软件定义网络测量中额外部署的测量机制造成的资源开销与网络中有限的计算资源、存储资源、带宽资源产生了矛盾,中心化的控制平面也存在一定的性能瓶颈,这是软件定义网络测量研究中的主要问题和挑战.分别从测量架构、测量对象两方面对当前软件定义网络测量研究成果进行了归纳和分析,总结了软件定义网络测量的主要研究问题.最后,基于现有研究成果讨论了未来的研究趋势.     

基于本体的网络入侵知识库模型研究

在信息安全领域,网络入侵知识库对有效分析和防御网络非法入侵起着重要作用,然而网络入侵知识库的构建是研究的难点之一.本体作为一种能为特定领域提供知识共享的概念模型建模工具,已经在各领域得到广泛应用.针对当前还没有一个完善的网络入侵知识本体,研究基于本体的网络入侵知识库模型,构建了网络入侵知识本体.首先,在深入分析网络入侵技术的基础上,形式化定义了各类网络入侵行为,给出了多层次、多维度的网络入侵知识库分类体系.接着,结合本体建模原则,构建了由网络入侵知识领域本体、任务本体、应用本体和原子本体组成的网络入侵知识本体,并给出它们之间的逻辑关系和组织结构.最后,通过两个网络场景,验证了模型用于获取网络入侵知识的有效性.     

基于RGPS服务本体交互建模分析与验证

在动态、异构和自治的互联网服务环境中,对WEB服务组合的形式化分析与验证是保证按需服务应用的有效途径,寻找有效的形式化分析方法和工具是热点领域.针对现有研究主要是集中于服务组合流程和静态结构方面,而在动态反映用户需求的服务组合及支持服务的动态耦合存在不足.本文从服务本体的语义层面,通过对OWL-S进行RGPS属性扩充,研究SOA架构模型映射到Pi演算的进程模型,对动态耦合的按需服务组合进行形式化分析并用Pi演算验证工具MWB进行验证.实验结果表明方法的可行性,为按需动态服务组合的有效性分析提供了一种验证方法.     

僵尸网络综述

近年来,从传统蠕虫和木马发展形成的僵尸网络逐渐成为攻击者手中最有效的攻击平台,甚至可以成为网络战的武器,因此,关注僵尸网络已有研究成果与发展趋势都十分必要.将僵尸网络的发展历程概括为5个阶段,分析各阶段特点和代表性僵尸网络.对僵尸网络进行形式化定义并依据命令控制信道拓扑结构将其划分为4类.同时,将当前僵尸网络研究热点归纳为检测、追踪、测量、预测和对抗5个环节,分别介绍各环节的研究状况,并对每个环节的研究进展进行归纳和分析.通过研究僵尸网络在攻防对抗中的演进规律,提取僵尸网络存在的不可绕过的脆弱性.最后,综合分析当前僵尸网络研究现状,并展望僵尸网络发展趋势.     

基于误差分治的神经网络验证

随着神经网络技术的快速发展,其在自动驾驶、智能制造、医疗诊断等安全攸关领域得到了广泛应用,神经网络的可信保障变得至关重要.然而,由于神经网络具有脆弱性,轻微的扰动经常会导致错误的结果,因此采用形式化验证的手段来保障神经网络安全可信是非常重要的.目前神经网络的验证方法主要关注分析的精度,而易忽略运行效率.在验证一些复杂网络的安全性质时,较大规模的状态空间可能会导致验证方法不可行或者无法求解等问题.为了减少神经网络的状态空间,提高验证效率,提出一种基于过近似误差分治的神经网络形式化验证方法.该方法利用可达性分析技术计算非线性节点的上下界,并采用一种改进的符号线性松弛方法减少了非线性节点边界计算过程中的过近似误差.通过计算节点过近似误差的直接和间接影响,将节点的约束进行细化,从而将原始验证问题划分为一组子问题,其混合整数规划(MILP)公式具有较少的约束数量.所提方法已实现为工具NNVerifier,并通过实验在经典的3个数据集上训练的4个基于ReLU的全连接基准网络进行性质验证和评估.实验结果表明, NNVerifier的验证效率比现有的完备验证技术提高了37.18%.     

完备神经网络验证加速技术综述

人工智能技术已被广泛应用于生活中的各个领域.然而,神经网络作为人工智能的主要实现手段,在面对训练数据之外的输入或对抗攻击时,可能表现出意料之外的行为.在自动驾驶、智能医疗等安全攸关领域,这些未定义行为可能会对生命安全造成重大威胁.因此,使用完备验证方法证明神经网络的性质,保障其行为的正确性显得尤为重要.为了提高验证效率,各种完备神经网络验证工具均提出各自的优化方法,但并未充分探索这些方法真正起到的作用,后来的研究者难以从中找出最有效的优化方向.本综述介绍了神经网络验证领域的通用技术,并提出一个完备神经网络验证的通用框架.在此框架中,我们重点讨论了目前最先进的工具在约束求解、分支选择与边界计算这三个核心部分上的所采用的优化方法.针对各个工具本身的性能和核心加速方法,我们设计了一系列实验,旨在探究各种加速方式对于工具性能的贡献,并尝试寻找最有效的加速策略和更具潜力的优化方向,为研究者提供有价值的参考.     

基于健壮半径求解的循环神经网络形式化验证方法

随着软硬件技术的发展,神经网络在各行各业取得了广泛的应用,然而在应用过程中也暴露出健壮性的不足。因此,采用形式化的手段来检验和保障神经网络的安全性是至关重要的。然而,由于循环神经网络结构复杂、激活函数非线性等因素,目前关于这类神经网络的形式化验证工作非常有限。针对循环神经网络难于验证的问题,本文提出了VR-RRS,一种基于健壮半径求解的循环神经网络形式化验证方法。首先,基于神经网络验证的经典近似求解框架,通过逐层回溯迭代的方式得到循环神经网络各层神经元近似区间上下界关于输入的线性表达式,在此基础上利用赫尔德不等式推导出各层神经元的近似上下界关于扰动半径的解析解。随后,针对经典近似求解方法精度不高的问题,通过对激活函数的近似方式进行分析和优化,提出一种基于多路径回溯的求解策略。该策略以细粒度近似方法构造不同的回溯路径,在此基础上将这些回溯路径求解的近似区间取交集,能够得到更为精确的近似区间。最后,采用改进的二分法对健壮半径进行求解,主要针对经典二分法中精度不足的问题,优化了判断神经网络健壮性的标准。通过在不同结构的循环神经网络上与已有方法开展对比实验,结果表明了该方法在求解出的健壮半径和验证成功率上具有明显优势。     

神经网络验证和测试技术研究综述

神经网络技术在图像处理、文本分析和语音识别等领域取得了令人瞩目的成就,随着神经网络技术应用到一些安全攸关的领域,如何保证这些软件应用的质量就显得尤为重要。基于神经网络技术的软件在开发和编程上和传统软件有着本质的区别,传统测试技术很难直接应用到此类软件中,研究针对神经网络的验证和测试评估技术十分必要。从有效评估和测试神经网络出发,对神经网络验证和测试技术的研究现状进行梳理,分别从验证技术、基于覆盖的测试技术、基于对抗样本的测试技术、融合传统测试技术等方面进行了归纳和分类。对其中一些关键技术的基本思想和实现做了简明扼要的介绍,并列举了一些测试框架和工具,总结了神经网络验证和测试工作面临的挑战,为该领域的研究人员提供参考。     

抽象解释及其应用研究进展

抽象解释是一种对用于形式描述复杂系统行为的数学结构进行抽象和近似并推导或验证其性质的理论. 抽象解释自20世纪70年代提出以来,在语义模型、程序分析验证、混成系统验证、程序转换、系统生物学模型分析等领域取得了广泛应用. 近年来,抽象解释在程序分析、神经网络验证、完备性推理、抽象域改进等方面取得较大进展. 基于此,系统综述了抽象解释及其应用的研究进展. 首先概述了抽象解释理论的基本概念,介绍了抽象解释理论、抽象域的研究进展;然后概述了基于抽象解释的程序分析方面的研究进展; 之后概述了基于抽象解释的神经网络模型验证、神经网络模型鲁棒训练、深度学习程序的分析等方面的研究进展;又对抽象解释在智能合约可信保证、信息安全保证、量子计算可信保证等方面的应用进展进行了介绍;最后指明了抽象解释未来可能的研究方向.

     

移动网络软件架构中的安全技术研究

随着移动终端的广泛应用,移动网络软件系统的安全问题也日益凸显,全球有大量的研究人员投身到了移动网络系统安全的分析研究工作中。文章对当前常用的移动网络软件架构及其安全风险进行了分析,提出了多种安全解决的方向与方法,总结了该领域中各个研究方向的进展,对相关安全工具进行了分析,并对未来的研究思路作出了展望。     

安全协议认证的形式化方法研究

安全协议认证是网络安全领域中重大课题之一。形式化方法多种多样。该文首先论述了模型检测技术及其在安全协议验证中的应用,然后介绍了各种定理证明方法和定理证明工具,接着讨论其它形式化验证方法,最后论述形式化方法的一些研究方向。     

基于事件逻辑的无线Mesh网络认证协议安全性证明

无线Mesh网络是一种结合无线局域网和移动自组织网络的新型多跳网络,无线网络的开放性和资源受限性使得无线网络容易遭受重放、伪装等攻击。事件逻辑是一种描述并发与分布式系统中状态迁移和算法的形式化方法,可用于证明网络协议的安全性。以事件逻辑为基础提出一系列性质,其中包含多组合信息交互、不叠加、事件匹配、去重复、去未来,以降低协议分析过程中的冗余度以及复杂度,提高协议分析效率。对无线Mesh网络客户端双向认证协议进行分析,证明该协议能够抵抗中间人发起的重放攻击,无线Mesh客户端双向认证协议是安全的。此理论适用于类似复杂无线网络协议形式化分析。     

基于LVQ算法的SOM神经网络在入侵检测系统中的应用

目前,入侵检测技术（IDS）已成为网络安全领域研究的焦点,神经网络被应用到这项技术的研究上．文章在建立一、类基于SOM神经网络的分类器的基础上,应用了LVQ算法对SOM进行二次监督学习训练,极大提高了分类器的检测性能。仿真试验结果证明了该检测模型的有效性。     

可修订数字签名研究综述

数据的安全问题已成为关系国家经济、政治、国防、文化安全的重大问题.数字签名可验证数据内容的完整性和数据源的真实性,是保障数据安全的核心技术之一.数字签名的传统安全要求为在自适应选择消息攻击下满足存在不可伪造性.虽然数字签名的传统安全目标能满足数据认证的基本要求,但也阻碍了对已签名数据的合理操作,不能满足很多实际应用的需求.可修订签名是一类支持编辑操作的具有同态性质的数字签名.在不与签名人交互的情况下,签名持有人(修订者)可删除已签名数据中的敏感子数据,并计算修订后数据的有效签名.自2001年可修订数字签名被正式提出以来,就一直是应用密码学领域的研究热点.近年来许多国内外的学者从形式化安全定义、修订规则、计算效率、通信效率等多个方面对其进行探索研究,相继取得了一批有意义的研究成果.网络技术及其应用的快速发展在不断地对可修订数字签名提出新的要求,将从其核心算法定义、安全模型以及现有的代表性方案等方面对可修订数字签名进行概括和分析,并探讨值得进一步研究的问题.