面向大规模分布式计算发布订阅系统核心技术

发布/订阅系统技术具有异步、松散耦合和多对多通信的特点,适应了目前动态多变的大规模分布式计算环境的需求,有着广阔的应用前景.分析了国内外发布/订阅系统的研究现状,并从拓扑结构、事件模型和订阅模型等不同角度进行了系统的分类,然后分别就其关键问题从匹配算法、基于内容的路由算法、形式化建模和服务质量等方面进行了阐述,并对已有的典型系统进行了分析比较,指出了当前该领域研究存在的问题和不足.同时,分析了在支持语义和近似匹配来增强系统智能性所面临的挑战,展望了发布/订阅系统在支持移动计算、P2P等新型计算环境下的研究趋势.     

基于发布订阅模式的数据集成中间件系统设计实现

随着企业信息化的发展,对数据集成系统提出了大规模、动态改变和按需集成数据的需求.针对该应用需求,本文借鉴发布/订阅技术的思想,提出了一种基于发布/订阅的数据集成框架,并设计和实现了基于发布/订阅的数据集成系统.该系统由两部分构成:具有发布订阅功能的数据集成服务器和代理服务器.该方案提供了一种松散耦合的柔性化集成方式,系统应用表明它能适用于大规模的数据集成.     

基于移动代理和密钥共享的发布/订阅系统的研究与设计

发布/订阅系统中信息的安全传输一直被忽视,一些保密的重要消息可能由于在传输过程中被人窃取而使得订阅者受到一定的损失.针对该问题,提出了一种基于移动代理的发布/订阅系统,该系统在传统的基于内容的发布/订阅系统中引入移动代理技术,从而有效地提高了系统的灵活性和可扩展性,使用可验证密钥共享算法能够进一步保证秘密信息的安全传输.最后,通过对各方面的性能分析,结果表明,该系统具备较高的安全性和灵活性.     

基于收益机制发布/订阅系统时间约束保障技术

发布/订阅系统技术具有异步、松散耦合和多对多通信的特点,有着广阔的应用前景.但是,已有的发布/订阅系统技术不能满足动态环境下有延迟需求的应用要求.针对时间约束问题,扩展了发布/订阅系统的语法,建立了延迟模型,提出了一种基于收益机制的分布式发布/订阅系统时间约束保障技术和使系统获益最大化的调度算法MTEP(maximum total earning priority),其特点是能够满足订阅者和发布者指定延迟约束的需求,通过与订阅者商定的价格和违约成本信息来有效地利用网络带宽,适应网络环境的动态变化.实验结果表明,该调度策略和FCFS(first come first service)、最短时间优先和固定优先级等传统策略相比,可使订阅者接收到的有效事件明显增多,并使系统收益显著改善.     

基于ECA的信息发布/订阅机制研究

分布式的监控环境中,基于发布/订阅的push模式能及时地反映用户关注的最新信息,很好地满足松散通信的需要.但当订阅条件关联多条数据信息时,传统的订阅描述方法和匹配算法难以满足要求.提出了基于ECA(event-condition-action)的信息发布/订阅机制,利用ECA规则描述复杂的订阅条件,并初步研究了匹配方法.介绍了在卫星测试中该机制的设计实现及应用.     

可配置可扩展发布订阅系统的研究及其实现

分析了当前发布订阅系统的主要类型和存在的问题.基于发布订阅系统的主要设计模型,采用分层与插件相结合的动态体系结构设计方法,设计和实现了可配置和可扩展的发布订阅系统ACT-PS(ACT-Publish/Subscribe System),支持基于应用需求的配置和扩展.在具体的电子政务数据交换系统当中的配置运行表明,ACT-PS系统为通过可配置和可扩展的方式建立发布订阅系统提供了新的途径.     

实时发布订阅系统及其相关技术的研究

发布／订阅系统具有异步、松耦合和多对多通信的特点,有着广阔的应用前景。本文概述了国内外实时发布／订阅系统的研究现状,然后分别就其关键技术从拓扑结构、事件模型、订阅模型、匹配算法、实时调度算法、路由算法等方面进行了阐述,并对（实时）发布订阅系统中间件标准”数据分发服务”进行简单的介绍。最后提出进一步的研究方向。     

支持移动客户应用的分布式订阅／通知框架

订阅/通知框架是分布式系统中连接数据源和客户应用的一种常用框架.为了支持客户应用在不同的网络连接节点之间的迁移,实现客户应用移动的透明性,本文对通用的消息发布/订阅/通知框架进行了扩展,在客户应用移动时,自动引发通知订阅消息的重新发送、通过系统产生的Fetch消息的传递和Replay消息的传递,重构移动客户应用通知消息的传递路径,实现系统缓冲消息按照正确时间顺序重新发送给客户应用.同时该框架支持移动客户应用从多个数据源处订阅消息,具有良好的系统可适应性.     

基于XMPP的多方通信系统研究与实现

多方通信一直是人们研究的热点,特别是随着Internet和多媒体技术的发展,基于Internet的多方通信成为了研究的重点.目前流行的多方通信应用是计算机会议系统,计算机会议系统为人们的沟通带来了方便.多方通信中多点控制技术是重点的研究内容,这里提出了用发布/订阅的通信模式来实现多点控制的新方法.在对多点控制的设计与实现过程中,首先定义了基于XMPP的发布/订阅规范,并依据这个规范实现了发布/订阅模块,然后在发布/订阅模块之上实现了会议的多点控制.另外利用发布/订阅模块还可以开发其他的多方通信应用,达到了软件复用的目的.     

面向电子政务的发布订阅中间件设计与实现

目前紧耦合通信模式已经不能满足大规模电子政务应用发展的需求,迫切需要一种新的松耦合信息交互基础设施,而发布订阅中间件是解决该问题的有效技术。基于客户/网络体系结构,提出一种发布订阅中间件系统Xinfo,设计其总体框架和关键组成部分,给出面向代理网络的消息路由算法。实际部署测试结果表明,Xinfo系统能够解决大规模电子政务系统间的松耦合信息交互问题。     

一种防标签身份泄露的RFID系统密钥生成算法

针对现有无线射频识别系统密钥生成算法中存在的标签身份信息泄露问题、密钥伪造攻击的安全性问题、标签计算代价较高的成本问题以及算法理论证明过程缺失问题等，分别设计了在三种常见场景下适用的防标签隐私泄露的RFID系统密钥无线生成算法。通过给出算法完整的GNY模型、假设模型、安全模型，证明了算法的合理性与可行性。最后，在相关算法之间进行算法安全性、标签成本对比分析，表明新的算法具有更高的安全性和更低的成本。     

基于SM2的无证书加密算法

无证书密码系统中无需证书来管理公钥,同时没有标识密码系统中的密钥委托功能.本文描述一种基于SM2加密算法构造的无证书加密算法,并在随机谕示和代数群模型下证明其安全性可以规约到Gap-Diffie-Hellman复杂性假设.因此构造的算法具有可证明安全性,并可基于已有SM2算法部件快速部署等优势.采用该算法的密码系统具有简洁的密钥管理、高效的算法实现,非常适合物联网等需要轻量级公钥算法的应用场景.     

基于NTRU的加密及签名算法研究

NTRU密码系统作为格密码重要分支，由于其具有结构简洁、计算速度较快、尺寸较小等优点，在后量子密码算法研究中受到广泛关注。美国国家标准与技术研究院（NIST）于2017年11月开始征集后量子密码算法，三个NTRU加密算法（NTRUEncrypt，NTRU Prime，NTRU HRSS）和两个NTRU签名算法（pqNTRUSign，Falcon）进入了第一轮评估。这五个算法在基于NTRU的加密及签名算法中具有代表性，因此本文将从设计思路、参数选择、性能对比、安全性评估方面对其进行介绍。     

一种WIA-PA网络的密钥分配方案

密钥分配是WIA-PA网络通信安全的基础,由于WIA-PA用于工业现场环境恶劣、节点资源非常受限、mesh与star双层拓扑结构等特点,传统的基于公钥和可信任的密钥分配中心等方式不能实用;针对WIA-PA网络特点,提出用对称加密算法和单向哈希函数的密钥管理方案,并可满足前向和后向安全性;与目前使用的随机密钥分配相比,方案不仅具有较好的效率,并且更适合于WIA-PA网络。     

多级安全系统中访问控制新方案

研究了利用密码技术实现多级安全系统中的访问控制的方法。提出了一个新的基于密钥分配的动态访问控制方案。其中的密钥分配方法是基于Rabin公钥体制和中国剩余定理的。在该方案中,系统中每一用户被赋于一个安全权限,具有较高安全权限的用户可以利用自己私有的秘密信息和公共信息导出具有较低安全权限的用户的密钥,而低权限用户则不能导出高权限用户的密钥。这样高权限用户可以读取和存储属于低权限用户的保密信息,而低权限用户则不读取和存储属于高权限用户的保密信息。从而实现了利用密钥分配进行授权的访问控制。而且从系统中添加／删除一用户以及改变用户权限和改变用户密钥都无需变更整个系统。     

密钥覆盖问题的建模、变换及近似算法

组密钥管理是组安全、多播安全中的核心问题.本文给出了密钥覆盖问题模型的建立过程,首次给出密钥覆盖问题（KCP）与顶点覆盖问题（VCP）的相互变换.基于从VCP到KCP的变换,证明了密钥覆盖问题是NP完全的;基于从KCP到VCP的变换,基于VCP的算法为KCP设计了一类近似算法并给出了模拟试验.本文的结果为组安全、多播安全研究提供了更为坚实的算法基础.     

The price of security in wireless sensor networks

With the increased application of wireless sensor networks (WSNs) to military, commercial, and home environments, securing the data in the network has become a critical issue. Several security mechanisms, such as TinySec, have been introduced to address the need for security in WSNs. The cost of security, however, still mostly remains an unknown variable. To provide a better understanding of this cost we have studied three aspects of WSNs security: encryption algorithms, modes of operation for block ciphers, and message authentication algorithms. We have measured and compared their memory and energy consumption on both MicaZ and TelosB sensor motes. The results of our experiments provide insight into the suitability of different security algorithms for use in WSN environments and could be used by WSN designers to construct the security architecture of their systems in a way that both satisfies the requirements of the application and reasonably uses the constrained sensor resources.     

无线传感器网络密钥分布方案研究

无线传感器网络广泛应用于目标跟踪、环境监测、军事感应和地震活动测试等方面。网络安全是无线传感器网络应用的关键因素。在无线传感器网络安全结构中,节点的密钥分布是其中的重要一环。资源有限的大规模无线传感器网络的部署需要高效的节点密钥分布机制。高效的节点密钥分布方案能加强网络连通性、提高抵抗节点捕获攻击的能力、减小节点能量的消耗以及扩展节点通信范围。本文分析了密钥分布的安全要求,着重从密钥的产生、密钥连接的建立和性能方面描述了当前典型的密钥分布方案,并比较和分析了这些算法的特点和安全性能。最后结合该领域当前研究现状,指出无线传感器网络密钥分布未来可能的研究方向。     

无线传感器网络中利用部署知识的组合密钥预分发算法设计

在无线传感器网络(WSNs)的安全体系结构中,密钥预分发算法占据着极其重要的位置.然而,现有的密钥预分发算法通常都是在连通性、抵抗节点捕获的安全弹性和存储、通信和计算过载之间进行交换,很难使各项指标都很理想.为此,本文在对WSNs各种典型密钥预分发算法的特点进行详尽分析的基础上,通过利用部署知识和密钥空间的极限安全特性于组合模型中的方法,提出了一种新的适合于WSNs密钥预分发算法.理论分析及仿真证明了该算法在占用较小的内存和过载、局部完全连通的情况下,能使网络得到完美的安全弹性.     

数据交换管理系统的密钥管理体系

为解决辽河流域水环境数据的传输和共享问题,更好地实现水环境的监督和管理,设计实施建设数据交换管理系统很有必要。密钥管理体系是为具有域模型的数据交换管理系统提供安全服务,主要研究了数据交换管理系统的密钥管理体系中不同类别的密钥生成、密钥存储、密钥分散和密钥传输等问题。