2017年, 第43卷, 第1期 刊出日期：2017-01-15
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计算机工程. 2017, 43(1): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.001I/O密集型虚拟机需要频繁地进行域间通信,为解决现有虚拟机域间通信效率低、延迟大的问题,提出一种基于双环形缓冲区的用户域与驱动域域间通信优化方法。在用户域中建立与驱动域共享的双环形缓冲区,由虚拟机监控器依据I/O任务表对驱动域的访问权限进行控制,减少处理器模式切换和内存映射开销。实验结果表明,与原虚拟机域间通信机制相比,使用该优化方法后的域间通信机制具有更高的吞吐率和更低的延迟,大幅提高了用户域与驱动域的域间通信性能。
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计算机工程. 2017, 43(1): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.002针对非可信云计算服务提供商窃取用户隐私数据的问题,以齐次常系数线性差分方程为工具,将秘密共享技术应用到云计算环境中,提出一种新的(m+1,t+1)门限秘密共享方案。通过对用户隐私数据的解密密钥进行管理,利用齐次常系数线性差分方程为用户与云服务提供商分别分配特殊秘密份额与普通秘密份额,在没有用户参与的情况下,云服务提供商不能恢复用户隐私数据。分析结果表明,该方案能较好地保障用户隐私数据的存储安全,并且通过优化秘密份额减少了存储开销。
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计算机工程. 2017, 43(1): 13-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.003为提高移动云数据存储远程服务器的计算和存储能力,提出一种改进的移动云数据存储算法。利用表决数据分配和表决数据处理框架,构建考虑节点失效概率的重采样期望传播时间计算模型,并建立整合能源效率和容错性的表决动态网络。采用概率分布估计对动态网络模型进行存储路径优化,应用Gibbs采样解决分布估计的样本数据高维耦合和无监督训练问题。实验结果表明,与贪心算法、随机放置算法和分布估计算法相比,该算法具有更高的能源效率和存储可靠性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 20-26,31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.004
复杂事件处理(CEP)是一种针对实时事件流进行检测、处理、分析和挖掘的有效手段。对CEP的核心概念、基本构成要素等进行介绍。梳理CEP技术的主要应用,包括物联网、云计算、网格计算、商业过程管理及计算金融等领域。基于上述应用,阐述基于云计算的分布式并行CEP技术。通过分析流处理系统的需求,指出基于云计算的CEP技术是未来CEP系统发展的一个重要方向。提出一些可采用基于云计算的CEP技术来进行复杂事件流处理的新领域,包括基于CEP技术的电网智能化控制以及仪器控制和智能测量等,对CEP技术应用的新领域具有指导意义。
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计算机工程. 2017, 43(1): 27-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.005在数据密集型结构的数据中心平台中,数据的传输时间是影响整体任务完成时间的重要因素。优秀的虚拟机放置优化方法所需数据传输时间较少,可缩短整体任务完成时间。为此,构建虚拟机放置的优化模型,实现数据传输时间的最小化。证明该模型是一个NP-Complete问题,并设计启发式算法对其进行求解。实验结果表明,该方法能合理优化虚拟机放置位置,有效减少数据传输时间。
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计算机工程. 2017, 43(1): 32-36,42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.006
针对云存储中的数据安全问题,提出一种支持安全去重与公开验证的数据完整性验证方法。该方法结合所有权证明和可恢复性证明的优点,利用数据分块、随机抽样和动态系数策略,实现用户端安全去重和数据完整性验证。通过引入双线性对和纠删编码,用户可以无限次检测数据是否完好无损,并对损坏的数据进行修复。引入随机掩码技术,能够有效隐藏用户数据信息,实现隐私保护。分析结果表明,该方法在保证云存储数据安全性和完整性的同时,可有效减少计算开销和通信开销。
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计算机工程. 2017, 43(1): 37-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.007Storm分布式实时计算系统采用轮询调度算法达到任务均衡分配的目的,但Storm默认调度算法未考虑计算节点间的网络通信开销,可能造成topology处理时延高、集群吞吐量低等问题。为此,引入Storm topology热边的概念,通过减少网络传输的tuple数量,将热边关联的源executor和目标executor调度到同一工作节点执行,提升Storm集群的计算性能。实验结果表明,该调度算法能够有效降低Storm处理时延及集群节点间的通信量,提高系统吞吐量,并且有利于集群的负载均衡。
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计算机工程. 2017, 43(1): 43-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.008在遥感卫星对地覆盖方法中应用网格点法时,当目标分析区域大且精度要求高时存在时空复杂度高和计算效率低的问题。为此,基于几何拓扑学提出一种新的遥感卫星对地覆盖方法。将卫星每次过境轨迹和目标分析区域都理解为几何图形,对其做交集运算求得覆盖区域,并对每次过境区域图形做并集运算求得总覆盖区域,再分析其他覆盖特性。在运算过程中仅使用图形边点集合进行运算,只要保证幅宽两点的计算准确即可确保算法精度。实验结果表明,与基于网格的对地覆盖法相比,该方法可有效降低算法复杂度,使计算效率得到6倍以上的提升。
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计算机工程. 2017, 43(1): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.009为降低飞行器精密垂直引导进近过程中的完好性风险和连续性风险,使接收机自主完好性监测(RAIM)算法能提供水平方向和垂直方向上的完好性保障,提出一种基于多假设解分离的RAIM算法来求解最优垂直保护门限(VPL)。在满足全球导航卫星系统(GNSS)完好性和连续性的前提下,优化GNSS系统对各假设故障模式的完好性风险和连续性风险分配,得到最优VPL。仿真结果表明,与传统基于斜率的RAIM算法相比,该算法能够提供更精确的VPL值,提高了系统可用性,并且随着卫星故障先验概率不断增大仍具有较好的鲁棒性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.010云模式下的流媒体服务系统需要有效与平滑的资源调度。传统的last-minute迁移大多只将负载信息用于迁移策略计算,但当流行度动态波动时,间接且单一的方法无法做出准确的策略调整。为此,将流行度分布应用于迁移模型中,提出一种基于动态阈值分配的会话迁移策略,依据流行度分布,确定每台服务器上各类视频的会话分配阈值,通过分配阈值的指导性避免请求接入及会话迁移的盲目性。实验结果表明,该策略能有效改善请求接受率,并保持较低的迁移代价。
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计算机工程. 2017, 43(1): 61-66,71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.011Intel,AMD和IBM都具有针对自身特点的向量扩展库。相比于传统的标量计算,向量化技术带来的加速比较高。为此,针对申威26010处理器开发向量数学库软件。在分析函数常用级数法和迭代法算法的基础上,结合三角函数、反三角函数、指数函数和对数函数研究一种高效向量化算法,并对其进行实现与优化,使其支持函数高精度和高性能计算,并且满足浮点运算的要求。测试结果表明,该算法精度达到申威26010处理器上特定应用的要求,与Intel VML数学库相比,各函数的平均加速比均达到1.1以上。
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计算机工程. 2017, 43(1): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.012
针对声学多普勒流速剖面仪的高速信号采集和处理对运算实时性与易升级的需求,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的软硬件协同设计方法。阐述声学多普勒剖面仪的测流原理,选择FPGA作为单一的信号处理器,使用Verilog HDL语言描述易于用硬件实现的模块,如同步采集、低通滤波及复数相关运算等计算量大的模块。采用FPGA内部的MicroBlaze软核作为系统的中央处理器,进行流程控制、分支判断以及调用硬件模块来控制系统回波信号的采集、处理和存储。实验结果表明,FPGA信号处理的实时性满足系统要求,且具有较高的精确性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 72-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.013嵌入式设备的制造过程研产分离,导致不同的固件可能包含相同的第三方库,进而相同设备的不同版本甚至是不同设备的固件中都存在大量相同的已公开漏洞。针对该问题,基于第三方库同源性分析提出一种嵌入式设备固件漏洞检测方法,为固件漏洞修复提供参考,减少不必要的重复分析。通过对固件分类,并采用二进制差量分析、字符串常量匹配、模糊哈希3种方法分析第三方库同源性,从而检测同类固件中存在的漏洞。实验结果表明,该方法能够有效检测D-Link系列路由器固件中的缓冲区溢出和越界漏洞,以及Linksys系列路由器固件中的远程命令注入漏洞。
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计算机工程. 2017, 43(1): 79-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.014传统汽车标准存储模块的安全性较低,汽车电子操作系统在访问存储模块时会出现访问越界和数据冲突等问题。为此,提出一种操作系统的存储保护机制。运用进程代数给出满足存储保护机制的形式化验证框架,从逻辑上讨论AUTOSAR存储保护机制的重要性,使用进程代数方法对该机制建立形式化模型,并根据AUTOSAR规范,抽取无死锁性、安全性、活性等性质,运用模型检验工具PAT实现该模型,并对各个存储模块的读写访问性质进行验证。仿真结果表明,与传统的汽车标准相比,该机制符合AUTOSAR OS规范,具有较高的安全性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 86-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.015传统实时任务对共享数据的访问通常采用锁机制,该机制可能会引起死锁、优先级翻转以及CPU饥饿的现象。如果应用在混合关键系统中,可能会导致关键级别翻转。针对上述问题,提出一种跳表与布隆过滤器相结合的同步方法。该方法将混合关键任务的优先级调度队列采用跳表数据结构存储,实现该数据结构的无锁算法,并通过基于锁机制的布隆过滤器判断其是否已被调度执行。实验结果表明,与传统的基于锁机制的位图、堆结构以及ELB-trees的同步机制方法相比,该方法能减少死锁现象的发生和降低优先级翻转的几率,并且在关键级别翻转时,提升多核运行的效率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 93-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.016针对嵌入式系统处理器速度慢和存储空间受限的情况,通过对MapInfo地图数据的分析及数据格式的设计,提出一种基于Cohen-Sutherland算法的电子地图快速输出算法,结合过滤冗余数据并应用优化策略加快地图显示的速度。在VxWorks操作系统下设计并实现嵌入式电子地图绘制程序,应用结果表明,该算法程序运行流畅,地图显示速度快并且轮廓清晰,可满足嵌入式电子地图导航的应用需求。
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计算机工程. 2017, 43(1): 98-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.017
在现有服务发现方法中,单一考虑原子服务或服务组合的方式难以满足用户日益增长的需求。针对该问题,设计一个基于模型转换的Web服务匹配框架。在服务发现过程中综合考虑组合Web服务的执行过程信息和服务质量需求信息,为Web服务组合的匹配设计完整的过程:将UML模型转换为过程模型,再将过程模型转换为过程图,最后计算2个Web服务组合的相似度。实验结果表明,该服务匹配框架能够有效区分组合服务,提高服务发现的准确率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 105-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.018随着计算机系统对突发集中性问题访问规模的不断扩大,传统的最近最少使用(LRU)、最近最不常使用(LFU)等缓存替换算法已经难以满足高命中率、低延迟的要求。为此,针对数据突发集中性访问模式的特点,基于该模式对数据内容流行度变化趋势的影响,设计一种突发集中性访问模式的策略。该策略根据缓存的访问次数、访问时间、流行度预测等缓存信息,周期性地更新数据内容的置换优先级。同时对比LRU,LFU,LIRS及新策略在各种情况下,决定其数据内容置换优先级的因素。在模拟器SimpleScalar上的仿真结果表明,该策略在突发集中性访问模式下的性能优于传统的缓存替换策略。
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计算机工程. 2017, 43(1): 109-114,119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.019现有软件实现方案难以满足卷积神经网络对运算性能与功耗的要求。为此,设计一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积神经网络加速器。在粗粒度并行层面对卷积运算单元进行并行化加速,并使用流水线实现完整单层运算过程,使单个时钟周期能够完成20次乘累加,从而提升运算效率。针对MNIST手写数字字符识别的实验结果表明,在75 MHz的工作频率下,该加速器可使FPGA峰值运算速度达到0.676 GMAC/s,相较通用CPU平台实现4倍加速,而功耗仅为其2.68%。
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计算机工程. 2017, 43(1): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.020
Web代理服务器缓存能在一定程度上减少网络拥塞现象和用户的访问延迟,减轻服务器负载。然而Web代理缓存的缓存命中率和字节命中率较低,并不能很好地起到加速网络请求响应的效果。为此,研究监督学习方法,使用树扩展朴素贝叶斯分类器对Web日志数据进行分类,进而预测可能会再次访问到的Web对象,并结合最近最少使用(LRU)算法,提出一种新的缓存策略。实验结果表明,树扩展的贝叶斯分类器在精度和召回率指标上优于朴素贝叶斯和BP神经网络等分类器,通过树扩展的贝叶斯分类器优化后的缓存策略与普通LRU算法相比,不仅可以提高缓存的效率,而且可有效提高Web代理缓存的请求命中率和字节命中率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 120-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.021在大规模网络模拟中,由于网络流量较大导致网络模拟的性能大幅度降低。针对该问题,提出一种对网络端点流量进行缩减的网络模拟方法。该方法通过对原始网络模拟场景中的网络流量、路由器队列长度等网络模拟动态参数进行协同约简,降低模拟的计算开销,通过对约简后的网络模拟结果进行拓展,还原出原始网络模拟场景的真实结果。实验结果表明,流量约简后网络瞬时流量以及路由瞬时队列长度等网络参数有较高的可信度,而且模拟开销也大幅降低。
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计算机工程. 2017, 43(1): 126-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.022为提高802.15.4网络媒体接入控制(MAC)层数据传输可靠性,提出一种基于非饱和态的节点工作过程的Markov链模型,对节点状态的稳态概率进行推导计算。研究影响数据包在MAC层传送可靠性的两个因素,即节点访问信道不成功和最大重传次数限制,并推导出可靠性性能的分析式。分析参数minBE,NB,λ以及两个因素对可靠性的影响。实验结果表明,与没有休眠机制的节点工作模型相比,该模型能够有效地降低信道冲突,提高网络的可靠性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 131-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.023目前家居网络大多基于WiFi和ZigBee等进行无线覆盖,但由于家庭无线路由器的配置不同,网络可能覆盖不均匀,并且过多的无线网络设备会导致辐射能量过高。为此,提出一个基于控制器局域网(CAN)和蓝牙网络的智能家居协同网络架构,并进行原型系统实现。该架构包括家庭骨干网络和末端网络,网络骨干部分利用CAN搭建,末端网络通过蓝牙网络搭建。实验结果表明,利用该架构实现的系统具有覆盖范围广、通信质量好、无线通信能量辐射低的优势,可满足绿色环保的家庭网络应用要求。
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计算机工程. 2017, 43(1): 138-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.024
现有的连通支配集构建算法大多过程复杂、步骤冗余、耗能较多,且不能适应网络动态拓扑的变化。为此,提出一种能量有效的构建算法。该算法通过单阶段快速构建能适应节点小范围移动的连通支配集,简化构建过程,其支配节点的选择考虑节点额外覆盖范围大小、节点剩余能量等因素,使得主干网生存时间大大延长,避免频繁构建主干网带来的能耗。仿真结果表明,与EEIA_CDS,Flooding等算法相比,该算法构建主干网的开销降低31%~46%,广播风暴发生概率降低52%~67%,网络生命周期延长约35.5%。
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计算机工程. 2017, 43(1): 144-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.025为提高延迟容忍网络中数据包的传递命中率、减少网络传输延时和网络开销,提出一种基于动态多维度组合的拓扑图路由算法。每个节点动态地选择其他一些节点,这些节点与该节点在多个维度的每一个维度中的排名都在前s等级,通过这种方式每个节点构成自身相对静态的局部拓扑图。随着时间的推移,动态选择体现在每个节点所选择的构成自身局部拓扑图的节点集合会发生变化。根据节点间的不断相遇扩大节点自身的拓扑图。通过弗洛伊德最短路径算法得出每个节点的最佳传递集合进行数据包的转发。仿真结果表明,与Prophet路由算法、Bubble Rap路由算法以及SimBet路由算法相比,该算法在平均传输时延、传递命中率、网络开销方面得到较大改善。
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计算机工程. 2017, 43(1): 153-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.026现有的动态最短路径树算法在某些边的权值频繁变化时,会造成动态网络中的最短路径树频繁更新,而且当网络中的路由器毁坏或增加新的路由器时,该算法难于应用到构造最短路径树中。针对上述问题,提出一种最短路径树的维护算法。对权值频繁变化的边进行处理,避免将其加入到最短路径树中,减少最短路径树的更新次数,当网络中的路由器毁坏或者增加时,通过减少冗余边的入队操作,对网络中的最短路径树进行维护。实验结果表明,与高效的最短路径树动态更新算法相比,该算法的更新时间效率更高。
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计算机工程. 2017, 43(1): 158-161,167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.027
针对车载自组网在不良道路环境中通信质量不佳的问题,提出一种路由优化算法。借助车载全球定位系统和电子地图设备获取车辆的速度、移动方向及车辆间的相对位置等信息,计算并选取理论上最可靠的通信路径进行消息传递。当消息传递因外界地形环境阻碍无法顺利进行时,利用备用副本回退机制避开通信障碍区,提高通信可靠性。仿真结果表明,与无线自组网按需平面距离矢量路由协议相比,该算法在数据包投递率、链路断开次数、路由发现频率等方面性能较优,并且能保证车载自组网的通信质量。
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计算机工程. 2017, 43(1): 162-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.028在无线传感网中,为了使整个网络持续高效地工作,需要降低节点能耗、减少网络时延以及提高网络吞吐量。为此,提出一种自适应退避调整消息认证码算法,每个节点根据当前网络状态采用一个固定传输尝试率并且动态调整其退避窗口大小,从而对成功传输一帧长度的时隙进行调整。仿真结果表明,与基于模型的帧调度算法和渐近最佳退避算法相比,提出的算法可有效减少网络时延,提高网络吞吐量。
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计算机工程. 2017, 43(1): 168-171,177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.029针对异构网络环境下紧耦合方式中的网络切换问题,提出一种结合通信业务和运动感知的切换算法。根据终端移动性初步筛选出候选网络集,依据终端多业务特性从候选网络集中选择出最优网络进行切换。在不同业务下与基于运动感知的切换算法进行实验对比,结果表明,该算法既能避免不必要的切换,又能降低切换阻塞率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 172-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.030在移动自组网(MANET)中,针对节点的移动性导致网络拓扑结构动态变化的特点,利用微分方程提出MANET中的病毒传播模型,并对构建的微分方程系统进行平衡点存在性和稳定性分析,得出病毒传播的阈值及消亡条件,从而进一步研究节点移动速度、通信半径、免疫成功率和免疫失效率对MANET中病毒传播的影响。选取相应的实验参数,对系统进行仿真实验,结果验证了实验仿真与理论分析的一致性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 178-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.031网络流量的复杂性、难以预测性以及人们主观评测的差异性等不确定因素,使得网络流量的异常检测成为网络安全防护领域研究的难点问题。通过对流量安全特征的分析提取和范围限定,引入云模型理论,提出一种基于云模型的异常流量检测方法,实现异常检测定性与定量的转换。在已有流量样本的基础上生成异常态势的标尺云,针对待测流量综合利用正向与逆向云产生算法获得不同异常等级的评估云,从而完成网络流量的异常判定。仿真实验表明,该方法能够对网络流量进行有效的异常检测评估。
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计算机工程. 2017, 43(1): 183-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.032为提高服务器辅助验证聚合签名的安全性,在共谋攻击和自适应选择消息攻击下,提出一种新的服务器辅助验证聚合签名的安全模型。分析了牛淑芬等人(计算机应用研究,2015年第7期)提出的基于聚合思想的服务器辅助验证签名方案的安全性,发现该方案无法抵抗服务器与非法签名者的共谋攻击。针对该安全性缺陷,在新的安全性定义下提出一种改进方案,并在共谋攻击和自适应选择消息攻击下证明了新方案是安全的。分析结果表明,该方案能有效降低签名验证算法的计算复杂度,并具有固定的聚合签名长度。
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计算机工程. 2017, 43(1): 188-195,200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.033用户口令猜测研究是口令安全性研究的重要组成部分之一,根据用户个人信息和用户口令之间的联系,分析用户个人信息的结构特点,扩展Weir的概率语境自由语法方法,基于用户姓名首字母简写结构,提出一个概率口令攻击方法。通过训练找到用户姓名首字母简写结构,引入到用户口令结构生成算法中,从而生成新的更有效的口令结构,并使用训练集中学习出来的个人信息,作为简写结构的替换变量进行猜测攻击。采用网上泄露的用户口令数据集设计不同实验场景,实验结果表明,在猜测2 000万次的情况下,该方法的猜测成功率超过了John the Ripper的字典模式,和概率上下文无关文法相比最高提升48.12%。
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计算机工程. 2017, 43(1): 196-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.034针对无线射频识别(RFID)中阅读器与标签之间的无线通信安全问题,基于椭圆曲线密码算法,提出一种RFID双向认证协议。描述新协议过程,给出安全性分析,该方案不仅提供了RFID系统中阅读器与标签的双向认证,而且满足防范重放攻击、窃听攻击、中间人攻击等安全要求,并利用BAN逻辑证明新协议的安全性。安全性分析结果表明,该协议基于椭圆曲线离散对数困难问题,与现有公钥密码体制相比,安全强度高、密钥长度短、存储量小,且具有较高的通信效率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 201-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.035增量式属性约简算法是动态数据挖掘技术的重要研究内容。为降低区分矩阵的存储空间,结合二进制区分矩阵便于计算以及形象直观的优点,给出一种压缩二进制区分矩阵的方法。将二进制区分矩阵的存储空间从|C|+1列简化成3列。通过动态更新二进制区分矩阵实现增量式求核,并以核为出发点,提出一种的增量式属性约简算法。通过实例计算及仿真实验验证了该算法的有效性。
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计算机工程. 2017, 43(1): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.036介绍Support-intuitionistic模糊集(SIFS)的概念,定义SIFS运算法则和客观权重,在此基础上提出SIFS加权算术平均算子和加权几何平均算子并证明相关定理。建立基于SIFS模糊信息的决策方法及定义SIFS得分函数和精确函数,利用SIFS支持度确定目标属性的权重使得属性权重成为客观值,加强集成结果的客观性。通过实例验证了该决策方法适用于处理基于SIFS模糊信息环境的决策问题。
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计算机工程. 2017, 43(1): 213-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.037针对分布式数据库系统在使用分配算法时需要预先指定事务执行站点的情况,通过分析分布式数据库查询代价模型,提出一种事务分类部署策略。利用层次聚类算法对查询事务进行分类并将同类事务部署至同一站点,在聚类过程中为查询事务构造查询矩阵和相似度矩阵,降低查询事务执行时间。实验结果表明,在相同的分片冗余条件下,当测试表数据量大于100万条且并发人数为100人时,与集中式数据库系统相比,基于该策略的分布式数据库系统具有更短的并发查询时间和更快的系统响应速率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 219-225. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.038在异质信息网络中,节点与链接的异质特性和复杂性会增加链路预测的难度。针对该问题,提出一种采用综合拓扑特征表示的链路预测方法。对不同的元路径根据异质和同质信息网络拓扑特征获得异质和同质数据,将逻辑回归模型作为链路预测模型,并综合拓扑特征进一步提高预测准确率。在异质的movielens电影数据集上进行实验,结果表明,该方法可有效提高异质信息网络演员合作关系的链路预测性能。
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计算机工程. 2017, 43(1): 226-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.039传统的模式识别方法认为特征是相互独立的,容易忽略多模态特征之间多元的关联性,从而造成识别的误差。为此,基于超图模型,提出一种新的特征整合方法。定义共享熵的计算方法用以表示多个特征之间的关联程度,以每个特征作为顶点,特征之间的多元关系作为超边。对形成的超图,定义模块度函数取代传统的切边数,作为衡量子超图的社团特性强弱的指标,应用超图分割算法,对原始的多模态特征进行聚类划分。在划分集合上采用多分类Boosting方法,形成最终的强分类器。实验结果表明,与线性支持向量机、多核学习等当前流行的特征融合方法相比,该方法能有效提高识别准确率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 231-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.040为解决受限玻尔兹曼机(RBM)在功能磁共振成像(fMRI)脑功能连通性检测中遇到的体素数量过多和模型参数难以选择的问题,提出一种结合主成分分析(PCA)和Bootstrap区间估计的受限玻尔兹曼机方法,选出fMRI数据中的部分体素,从而削减体素数量。以经体素削减处理后剩余体素的时间过程作为样本,采用改进的学习算法训练RBM,根据模型权重参数重建脑功能网络空间图谱。实验结果表明,在单被试fMRI脑功能联通性检测中,基于RBM的方法在空间域和时间域中的分析结果明显优于稀疏近似联合受限玻尔兹曼机方法。基于RBM的方法和Infomax ICA方法的空间域ROC曲线非常接近,但前者在时间域上的时间过程与实验刺激BLOCK的相关性更高。实验结果表明,基于RBM的方法能够有效地降低样本中的体素数量和模型参数选择的复杂度,提高RBM在fMRI数据分析中的性能。
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计算机工程. 2017, 43(1): 237-240,246. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.041为解决设备使用预测的问题,给出支持向量机(SVM)的改进算法及基于距离的模式识别算法。使用训练数据得到SVM的最优分类超平面,运用确认数据的特征集作为分类标准预测分类结果,将分类结果与概率相结合作为模式识别算法的输入,算法输出为某个固定模式。实验结果表明,与传统算法相比,以改进的SVM分类结果为输入的模式识别算法准确性更高,可广泛应用在二值输入的模式识别算法中。
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计算机工程. 2017, 43(1): 241-246. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.042移动端高级持续性威胁(APT)攻击是近年来出现的一种极其危险的攻击方式,通过窃取信息对设备造成高风险且可持续性的危害。而针对移动端入侵检测的方案由于检测特征不够完善,检测模型准确率不高且存在过拟合问题,导致检测效果不理想。针对上述问题提出一种优化的检测模型,利用静态检测技术提取出终端应用的静态特征,优化模型对恶意应用的敏感程度,引用滑动窗口迭代算法提取出延迟攻击特征,以优化模型对延迟攻击的检测能力,同时使用Boost技术将决策树、逻辑回归、贝叶斯等分类算法进行融合,通过实验证明该模型提升了APT检测准确率并规避了过拟合问题。
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计算机工程. 2017, 43(1): 247-252,258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.043传统基于标签的推荐算法仅考虑用户的评分信息,导致推荐准确度不高。为解决该问题,提出一种改进的协同过滤推荐算法。对用户-标签矩阵、资源-标签矩阵进行潜在Dirichlet分布建模,发掘推荐系统中的潜在语义主题,从语义层面计算用户对各资源的偏好概率,将计算出的偏好概率与协同过滤算法计算出的资源相似度相结合,预测用户偏好值,实现个性化推荐。在Movielens数据集上的实验结果表明,与传统基于标签的推荐算法相比,该算法能消除标签中存在的同义词、多义词等语义模糊问题,同时提高推荐准确度。
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计算机工程. 2017, 43(1): 253-258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.044在多目标跟踪过程中,遮挡和漏检容易引起目标标签错乱和丢失,造成跟踪失败。针对该问题,提出一种基于混合高斯-概率假设密度(GM-PHD)滤波器的改进跟踪方法。使用背景差分检测获得二值图像映射和测量集,以外观为基础的探测器检测目标外观,将背景差分获得的测量集与外观检测器获得的测量集进行融合,利用改进的GM-PHD滤波器保持目标跟踪轨迹,并处理目标跟踪中的一些不确定性因素。实验结果表明,与GM-PHD方法、颜色外观方法和SMC-PHD方法相比,该方法能获得较好的跟踪精度。
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计算机工程. 2017, 43(1): 259-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.045
传统的遥感影像目标检测方法大多利用人工提取特征,难以用于背景复杂的高分辨率遥感影像。针对该问题,构建一种多结构卷积神经网络模型(MSCNN)自动学习目标特征。通过改变卷积滤波器尺寸、数量以及网络层数,分别设计4种不同结构的CNN以提取目标从低层、中层到高层不同尺度的特征信息,并将4种CNN输出采用串行方式连接并输入到BP神经网络分类器进行训练。在检测阶段采用滑动窗口方法进行目标搜索。对高分辨遥感影像中飞机的检测实验结果表明,MSCNN在虚警率和召回率上较4种单一结构的CNN具有明显的检测优势,召回率平均提升6%,虚警率平均降低3%。对油罐的检测结果进一步表明,MSCNN可以推广到对遥感影像其他目标的检测。
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计算机工程. 2017, 43(1): 268-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.046针对多相机视域下行人目标匹配正确率不高的问题,基于无监督显著性学习和局部特征匹配提出一种全局最优匹配模型。将不同视域间的目标匹配进行关联,每对相机的直接匹配受制于其间接匹配的监督,同时修正直接匹配中发生的误配。将经过亮度补偿后的图像帧分成若干局部块,通过无监督显著学习得到图像块的显著性得分,并结合目标图像块特征匹配的相似度得分,利用双向相似度计算目标间的相似度得分,并将其作为模型输入。基于标准数据库WARD和Shinpuhkan2014进行实验,结果表明,该模型能有效提高多相机监控网络下目标匹配的正确率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 274-279,286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.047现有的描述子一般与主方向相关,当图像经过变换时,得到的描述子主方向会有误差,从而导致图像匹配效果不理想。针对上述问题,基于等距环局部二值模式,提出一种二进制描述子构造方法。在构造描述子与描述子匹配过程中分别使用了等距环局部二值采样模式与分组匹配策略,使得构造的描述子具有旋转不变性,解决主方向问题和加速匹配过程。实验结果表明,与BRIEF,BRISK等二进制描述子相比,该方法具有更快的速度及更高的准确率。
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计算机工程. 2017, 43(1): 280-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.048基于Gabor滤波器的纹理图像分割算法存在参数难以选择的问题。为此,提出一种预测图像纹理类型数与Gabor滤波器组参数的分割算法。将图像分割成大小相等的区域块,根据各类纹理特性预测Gabor滤波器组参数,利用各区域块的纹理特征向量预测纹理类型数,并使用预测的滤波器组提取图像纹理特征,通过预测的纹理类型数对图像进行聚类分割。实验结果表明,该算法能以较高的精度与较快的速度分割纹理图像,且受纹理类型数量影响较小。
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计算机工程. 2017, 43(1): 287-291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.049通过对二项堆性质的深入研究,证明最大值堆的枚举计数递推公式适用于二项树堆(遵循堆性质的二项树)。由二项树堆的枚举计数递推公式计算出的枚举数目能组成枚举值数列。把枚举值数列表示成生成函数,并根据生成函数的求和、微分、积分等运算将枚举值数列的生成函数化简为幂级数形式,进而对二项树堆的枚举计数递推公式进行化简,得到二项树堆的枚举计数公式。据此可直接计算出二项树堆的枚举总数目。经过实验验证,与递推计算二项树堆枚举总数目的方法相比,该方法的计算效率更高。
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计算机工程. 2017, 43(1): 292-296. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.050针对脑-机接口(BCI)研究数据分布不确定问题,提出基于自适应邻域相似关系识别算法,以提取脑电信号中的运动相关电位(MRP)特征。采用映射后MRP模式的邻域相似关系,寻找最佳投影方向,使得映射后异类与同类的样本期望距离的比值最大。利用映射后的样本距离确定相似概率,避免在高维空间使用距离方程可能产生的不适应性。在随机生成数据和BCI竞赛公开数据应用中,该算法的识别效果优于线性判别分析算法和共空间模式算法。
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计算机工程. 2017, 43(1): 297-302. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.051传统智能工程机械的环境目标识别方法为单目或双目视觉识别,识别速度慢、效率低且工况适应能力差。为进一步提升挖掘机的环境目标识别能力,提出一种基于点云聚类特征直方图的目标识别方法。对原始点云进行滤波预处理,通过聚类分离取得单个识别聚类,建立待识别聚类的点云特征直方图,在模型库中采用近邻搜索算法获得k个近邻,并根据其匹配度得到最终识别结果。实验结果表明,该方法针对挖掘机作业工况目标识别有较强的稳健性,能在复杂工况下识别出多个目标且识别率高。
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计算机工程. 2017, 43(1): 303-308,315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.052现有的空间方位量化格点算法大多以全部声道为基础合成虚拟声源,违背了矢量幅度平移(VBAP)用3个声道形成一个虚拟声源的基本原理。此外未考虑各个声道之间的时间差,会造成音质下降。针对上述问题,设计基于VBAP基本原理的三维音频编解码框架,以3个声道为一组合成虚拟声源及下混信号,编码时增添时间差参数,在解码端提出基于线性方程组求解的虚拟声像重分配方法,获得与原始声道配置一致的重建信号。实验结果表明,该方法生成的三维音频信号,利用MUSHRA标准进行主观测试,平均得分比现有方法高出12分。
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计算机工程. 2017, 43(1): 309-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.053
人体运动的行为特征具有多样性和复杂性,在运动的不同阶段有些动作的剧烈程度差异较大,但现有方法在进行动作相似度评价时未充分考虑该因素,使得评价结果存在一定偏差。针对该问题,基于多尺度Faber-Schauder插值小波对参考动作序列中运动最剧烈关节的四元数分量时间序列分别提取关键帧。通过合并4组关键帧,设置阈值剔除相似度较高的关键帧。采用动态时间规整方法对参考动作和对比动作进行匹配,得到对比动作序列的关键帧,将2组关键帧的平均距离归一化后作为动作相似度评分。实验结果表明,提出的算法能够较好地实现动作评价,且对于较相似的动作,也能获得较好的评价结果。
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计算机工程. 2017, 43(1): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.01.054现有轴线选址问题(HALP)研究多数采用固定折扣的轴线,不能有效地针对轴辐式网络中轴线流量差别较大的情形。为此,在改进HALP假设条件的基础上,提出采用分段线性函数进行变折扣模拟的变折扣轴线选址问题(HALPUD),建立HALPUD数学模型,分析问题的最优解特性并设计拉格朗日松弛算法对HALPUD进行求解。在CAB标准数据集上的实验结果表明,对于不同的问题规模及分段线性函数,拉格朗日松弛算法均能在较短的时间内得到求解结果,具有较高的求解效率和质量。
2024
第50卷 第3期
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(1975年创刊 月刊)
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