2018年, 第44卷, 第4期　刊出日期：2018-04-15

  

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  2018年第4期《计算机工程》中英文目录

  计算机工程. 2018, 44(4): 0.

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大数据专题
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  基于CPU/GPU异构资源协同调度的改进H-Storm平台

  严健康,陈更生

  计算机工程. 2018, 44(4): 1-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.001

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  为满足计算密集型大数据应用的实时处理需求,在Apache Storm基础上,研究开发H-Storm异构计算平台。通过多进程服务特性设计图形处理器(GPU)资源的量化和分布式调用机制,进而提出H-Storm异构集群的任务调度策略,实现GPU性能及负载的任务调度算法与协同计算下自适应的流分发决策机制。实验结果表明,在512×512矩阵乘法用例下,与原生Storm平台相比,H-Storm异构计算平台吞吐量提升54.9倍,响应延时下降77倍。

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  基于SimRank的公共自行车站点聚类算法

  朱金山,刘良旭,周超兰,管博

  计算机工程. 2018, 44(4): 12-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.002

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  针对城市公共自行车系统快速发展面临的潮汐问题,提出一种基于SimRank的自行车站点聚类算法。从站点间的关联关系出发,基于站点特性定义站点相似度,引入SimRank算法进行站点相似度计算,并按计算得到的相似度值,根据最大相似优先的思想对站点进行聚类。实验结果表明,该算法得到的聚类结果能准确反映自行车流趋势和区域特征,其中同聚类成员也具有较大的关联性。
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  基于图覆盖的大数据全比较数据分配算法

  高燕军,张雪英,李凤莲,田玉楚

  计算机工程. 2018, 44(4): 17-22,27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.003

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  在对大数据全比较问题进行分布式处理的过程中,现有的数据分配策略较少考虑比较任务和数据之间的特殊依赖关系,导致存储效率下降、任务分配不均衡。为此,提出基于图覆盖的数据分配算法。通过理论分析将大数据全比较的数据分配问题归纳为图覆盖问题,在此基础上构造图覆盖的最优解,根据特解分配数据。实验结果表明,与基于Hadoop的数据分配策略相比,该算法可确保比较任务具有100%的数据本地性,使节点之间达到负载均衡,并且提高存储节约率和整体计算性能。
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  基于移动大数据的城市深夜公交线路改进方案

  李贞镐,金德鹏

  计算机工程. 2018, 44(4): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.004

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  针对当前我国大城市深夜公交路线普遍存在运营效率及覆盖范围低等问题,引入考虑区域均衡性的公交线路评价模型和迪杰斯特拉算法模型,提出一种城市深夜公交线路改进方案。以上海市深夜公交线网为例,对城市深夜移动需求量显示模块、城市既有深夜公交线网评价模块和新的深夜公交线网设计模块进行研究,实现评价到优化的一体化设计。通过建立有效的城市公交线网评价及优化体系,探讨移动数据在城市公交线网优化中应用的关键技术。优化结果表明,改进方案的深夜公交线网基本覆盖了所有的深夜移动需求量和出租车移动数据量高的地方,与既有的深夜公交线路相比,该方案公交线路更能满足上海市民深夜出行的需求。
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  海服务中面向在线视频服务的测量与推荐系统

  卓煜,尤佳莉,王劲林,齐卫宁,乔楠楠

  计算机工程. 2018, 44(4): 28-34,40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.005

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  在线视频服务用户选择服务质量最佳的视频服务提供商,其存在的主要问题是来自于用户网络的异构性和动态性。为此,基于海服务架构,设计并实现一个面向在线视频服务的测量和推荐系统。模拟大量用户端节点进行测量,并根据测量结果预测用户的体验质量,据此向用户提供实时服务源推荐。运用该系统构建一个包含10家视频网站的视频测量和推荐系统,观测9个月的数据并进行分析。实验结果表明,该测量与推荐系统可以向用户提供服务源推荐,使用户获得当前网络状况下对该视频内容最佳的观看体验。
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  面向海量数据的改进最近邻优先吸收聚类算法

  宁可,孙同晶,徐洁洁

  计算机工程. 2018, 44(4): 35-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.006

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  针对最近邻优先吸收聚类算法难以应用在海量数据聚类处理上的不足,基于MapReduce提出改进算法。通过引入MapReduce并行框架,利用Canopy粗聚类优化计算过程,并对聚簇交叉部分的处理进行改进。采用3组大小不同的数据集进行实验,结果表明,与K-means算法和最近邻优先吸收聚类算法相比,改进算法在保证聚类质量的基础上具有较快的运行速度,并适用于海量数据的聚类分析。
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  基于SDN的胖树数据中心网络多路径路由算法

  彭大芹,赖香武,刘艳林

  计算机工程. 2018, 44(4): 41-45,65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.007

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  现有的多数路由算法未综合考虑链路实时传输状态和流量特征。为此,基于软件定义网络集中控制和全网管控的思想,提出一种基于链路实时状态和流量特征的多路径路由算法。该算法将数据流分为大流和小流,大流吞吐量要求较高,根据路径权重值进行路由,而小流数较多,处理复杂性要求较低,选择可用剩余带宽最大的路径作为其路由路径。仿真实验结果表明,与等价多路径算法和软件定义混合路由机制相比,该算法能够提高胖树数据中心网络的平均链路利用率和网络吞吐量。
体系结构与软件技术
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  一种移动透明计算系统中的双缓存协作策略

  王大成,宋虹,张文豪,李毅伦

  计算机工程. 2018, 44(4): 46-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.008

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  为降低带宽对移动透明计算系统TCOS性能的影响,提出一种将本地缓存与P2P缓存相结合的缓存协作策略TC-CCS。将本地缓存用于缓存用户常用个人数据,并把P2P缓存分别用于缓存操作系统和应用软件启动数据。针对TCOS系统中数据的访问特点,设计实现TC-replace替换算法,兼顾本地和其他终端的访问情况对缓存进行替换。实验结果表明,TC-CCS策略能加快操作系统和应用软件启动速度,其中系统启动时间缩短了约40%。

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  基于邻接矩阵的业务流程间距离计算方法

  吴亚锋,谭文安

  计算机工程. 2018, 44(4): 52-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.009

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  在业务流程管理中,多数流程间距离计算方法忽略了事件日志的重要作用,并且计算效率较低。为此,通过引入邻接矩阵提出一种新的业务流程间距离计算方法。提取保存在各类信息管理系统中的事件日志,将其转换为仅包含活动执行轨迹的简单事件日志。在此基础上,通过定义活动间的紧邻关系构造活动邻接矩阵,同时借鉴矩阵论中矩阵范数的定义,给出流程间距离的定义,并证明其满足距离度量特性。实验结果表明,该方法能够区分选择结构和并行结构并发现不可见任务,计算效率较高。
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  面向软件模糊自适应的语音式任务目标识别与结构化转换

  张晓冰,杨启亮,邢建春,韩德帅

  计算机工程. 2018, 44(4): 59-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.010

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  已有语音识别方法将用户用英文语音表达的任务目标直接施加到模糊自适应环中,采取直接将识别结果匹配规则前件的方法,限制了系统的识别能力。为此,提出一种语音式任务目标的结构化转换方法。对于语音式任务目标进行句法分析和关键成分提取,对关键成分进行语义关联拓展,建立与任务目标等价的语义关联集合,基于集合完成面向模糊规则前件的结构化转换。通过搭建任务机器人实验系统,验证了该方法具有较好的语音式任务目标识别能力。
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  一种高效片间互联接口协议的设计与实现

  李沛南,薛萍,林忱,蒋银坪,孟洪宇

  计算机工程. 2018, 44(4): 66-73,80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.011

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  传统接口互联协议由于复杂的路由结构,使得传输效率较低。为此,提出一种分层的点对点串行传输接口协议。采用分层架构提升灵活性和可扩展性,在硬件上实现循环冗余校验,从而提升传输可靠性,选取串行传输模块减小芯片面积并提升传输效率。实验结果表明,与PCI-Express和SRIO相比,该协议接口面积小、有效带宽高、传输延时低。
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  基于多目标PSO算法的DSP防护优化设计

  郭宝龙,王健,闫允一,宁伟康

  计算机工程. 2018, 44(4): 74-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.012

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  单粒子翻转所造成的软错误是阻碍微处理器设计的严峻问题,对系统模块进行软防护可以减少软错误的影响,但会增加系统的资源消耗。为找到一组合适的系统防护组合,以DSP C6701芯片为研究对象设计优化方法。建立系统代价和性能的多目标模型,同时对标准粒子群优化算法的迭代更新公式进行改进,利用改进后的离散粒子群优化算法求解所建模型。实验结果表明,该优化方法得到的防护组合能够在提高可靠性的同时,避免增加系统代价。
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  基于事件驱动CPS体系架构的层级模型

  赵新,尹忠海,周诚,刘斌,李明杰

  计算机工程. 2018, 44(4): 81-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.013

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  为了提高信息物理融合系统(CPS)的灵活性,提出CPS体系架构的层级模型。阐述CPS系统的本质和特性,描述事件驱动在CPS系统中的实现过程,以CPS系统中的模块化功能为个体,设计CPS系统的层级结构。以事件为基础,构建实现CPS系统层级模型的语义模式。实际应用结果表明,该模型结构清晰、灵活性高,且便于应用理解。
移动互联与通信技术
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  基于历史与位置信息的容迟网络路由算法

  王夫沭,李建波,宋有美,陆芳,许殿磊

  计算机工程. 2018, 44(4): 89-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.014

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  针对容迟网络消息投递率低、网络时延高的问题,提出一种基于节点历史相遇信息和位置信息选取下一跳路由节点的算法。利用节点间历史相遇信息,筛选出与目的节点相遇次数最多的节点进行消息复制,并进一步采用节点位置信息计算邻居节点的移动方向,得到移动方向夹角较大的一对节点进行消息复制。仿真结果表明,在消息生命周期较短且节点缓存空间不充裕的情况下,与遇到节点即复制消息的传染病算法相比,该算法平均时延降低50%,且具有较高的消息投递率。
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  D2D网络中具有动态配额的资源分配算法

  刘岗,李大力,赵杭生,曹龙

  计算机工程. 2018, 44(4): 98-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.015

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  当无线网络中存在大量设备到设备(D2D)用户时,为合理地进行资源分配,提出一种基于稳定匹配的资源分配算法。在保证蜂窝用户服务质量的前提下,D2D用户可以动态地复用网络资源块,从而提高频谱利用率。仿真结果表明,与静态匹配算法相比,该算法接近于最优方案,同时降低了计算复杂度。
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  压缩感知联合多属性关联的数据恢复算法

  宋剑文,白勇,胡祝华,唐冰

  计算机工程. 2018, 44(4): 103-107,114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.016

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  为提高无线传感器网络的数据恢复效果,提出一种新的数据恢复算法。利用联合稀疏分解的方法,融合多种参数信号,提取出共同分量,使用信号分块方法,减少选择初始稀疏度与步长所带来的影响。实验结果表明,与分段正交匹配追踪算法、稀疏度自适应匹配追踪算法等相比,该算法能降低误差,提高重构信号的精度,并有效缩短运算时间。
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  基于SDN架构的网络能耗与性能动态调节机制

  许磊,顾进广,何亨

  计算机工程. 2018, 44(4): 108-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.017

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  传统网络环境不能较好地兼顾网络性能和能耗。为此,提出一种新的网络评价算法。在软件定义网络环境中,利用启发式算法,使用流表机制动态调节广域网的网络拓扑,实现网络性能和能耗的调节,并对其性能和能耗的调节效果进行评价。实验结果表明,与传统网络只关注网络性能或能耗的算法相比,该算法能够实现网络性能和能耗的动态调节,实现简单,并且链路利用率较高。
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  异构无线网络中面向多业务的分流策略研究

  陶洋,王振宇,赵芳金

  计算机工程. 2018, 44(4): 115-119,128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.018

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  在数据分流传输时,考虑应用数据业务的多样性,根据要传输业务的特点进行业务流分配。分析异构无线网络中单个用户并行多网络传输的业务分流特点,提出一种面向多业务的分流策略。引入经济学概念建立基于效用函数的分流策略,结合不同类型业务,考虑消耗和收益2个因素,构造效用函数,求解最优化问题,并证明所分配的结果是全局化最优解。仿真结果表明,与负载均衡算法相比,该分流策略能有效降低时延和成本。
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  基于演化博弈的抗涟漪效应信道分配算法

  代绍庆,李明明,乐光学

  计算机工程. 2018, 44(4): 120-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.019

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  为抑制涟漪效应并提升网络吞吐率,提出联合演化博弈和改进果蝇优化算法的分布式抗涟漪效应信道分配算法。分析涟漪效应的发生机理,构建终端节点群集的演化稳定均衡博弈模型,评估稳定均衡状态下的涟漪效应,实现单冲突域内信道的最优分配。实验结果表明,当稳定演化均衡下的信道干扰阈值为0.6时,该算法能够有效规避涟漪效应,并使平均涟漪效应发生率从28%下降至8%,与C-HYA算法、EP-OCA算法、RBA算法、CDACA算法相比,具有更稳定的网络吞吐率。
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  基于超密度圆环排序机制的5G网络信号传输算法

  孙亮,马秩新

  计算机工程. 2018, 44(4): 129-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.020

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  当前5G网络信号传输算法较难实现正交化接收,使得传输子信道频率混叠严重,且超密度传输过程中存在节点互干扰的现象。为此,提出一种能够改善频率漂移难题的5G网络信号传输算法。依据传输子信道及小区基站间频率混叠过程中存在的频率漂移特征频率,构建超密度圆环排序结构,将处于超密度状态下的接收节点进行正交化排序,减少信道-信号间频率干涉现象,提高数据传输精确度,基于差分机制设计方位角精度优化方法,降低数据误码率。仿真结果表明,与当前5G领域常用的混沌频率漂移消除优化传输机制、高精度数据传输调节机制相比,该算法具有更高的数据吞吐水平与数据传输质量,且其传输误码率更低。
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  数据中心网络中高并发TCP传输的随机退避方法

  郭月月,黄家玮,刘敬玲,王建新

  计算机工程. 2018, 44(4): 135-139,144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.021

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  在现代数据中心网络中,分散聚合的传输模式容易导致瓶颈链路上的吞吐率崩塌,产生TCP Incast现象。为此,提出一种随机退避的方法,来降低TCP流突发传输的并发程度,通过计算最优的随机退避时间,控制瓶颈链路的瞬时拥塞程度,有效解决TCP Incast问题。从理论上建模分析随机退避时间区间内随机退避各TCP流时的超时概率和吞吐率。实验结果表明,该方法可以有效避免传输超时事件,将TCP流并发度和网络吞吐率分别提升2倍和80倍。

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  基于改进斜投影算子的极化域通信抗干扰技术

  张晓凯,张邦宁,郭道省,王耀文

  计算机工程. 2018, 44(4): 140-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.022

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  针对无线通信中的抗干扰和干扰抑制问题,提出一种极化域通信抗干扰方法。在信号极化域利用斜投影极化滤波器,以克服传统的频域抗干扰技术的缺点。通过对斜投影滤波器的特点进行研究,在信号极化域设计多种干扰抑制和抗干扰技术,包括优化极化发射信号、非线性矢量变换的增广斜投影滤波器以及接收信号的统计特性,以改进斜投影滤波器的设计。仿真结果证明,与传统斜投影滤波器抗干扰方法相比,该方法的抗干扰性能以及干扰抑制能力更优。
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  数据中心网络中任务感知的传输控制协议

  李又明,黄家玮,徐文茜,王建新

  计算机工程. 2018, 44(4): 145-148,153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.023

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  现代数据中心网络中的应用执行多个复杂的任务,而小任务和大任务公平共享带宽不利于减小任务平均完成时间。为此,提出一种任务大小感知的拥塞控制协议,依据任务大小因子和拖尾因子来调节发送速率。实验结果表明,与DCTCP、L2DCT、Baraat协议相比,该协议可减少网络应用任务的平均完成时间。
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  基于TeXCP的多路径流量工程协议

  杨昳,吴兆峰,胡谷雨

  计算机工程. 2018, 44(4): 149-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.024

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  为适应实时的网络流量需求,并及时发现网络故障,基于经典的在线分布式流量工程协议TeXCP,提出多路流量工程协议(MTE)。该协议包括链路代价收集和链路发送概率调整2个模块,分别对应于TeXCP中的路径探测和负载均衡模块,使用非可加和的路径最大链路利用率作为路径代价,修改并简化TeXCP的稳定性机制。理论和仿真实验结果证明,MTE能够收敛到网络流量的均衡状态,稳定性更好。
安全技术
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  基于AOP与SQL结构分析的SQLIAs动态检测及防御

  何成万,青旺,徐雅琴,严柯

  计算机工程. 2018, 44(4): 154-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.025

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  SQL注入攻击(SQLIAs)是一种危险且有效的基于Web的攻击方式。任何形式的SQLIAs最终都会改变原有SQL语句的逻辑结构,针对该攻击特征,提出一种基于AOP与SQL语句结构分析的SQLIAs动态检测及防御方法,在SQLIAs产生根源对其进行防御。借助代码静态分析工具自动获取SQL注入点位置、Signature信息以及静态SQL语句模型,使用AOP技术在程序执行过程中动态捕获需要被执行的SQL语句,将静态分析得到的信息与动态获取的信息进行比较,判断是否存在SQLIAs。通过简单的用户登录功能验证该方法的有效性,实验结果表明,该方法能有效检测和防御SQLIAs。
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  基于关联图的干扰检测算法

  胡飞,魏祥麟,范建华,孙钦

  计算机工程. 2018, 44(4): 161-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.026

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  根据不同干扰攻击所导致的网络现象之间的差异,提出一种基于现象-攻击关联图的干扰检测算法。该算法分为学习和检测2个阶段。学习阶段各节点通过学习无干扰和有干扰场景下的样本,基于各类测度的变化划分网络现象,建立现象-攻击关联图。检测阶段各节点依据各自的关联图,根据观察到的现象判断自身是否受到干扰攻击以及攻击类型,采用匹配度对检测结果的准确性进行评估。在NS3上的仿真结果表明,该算法可以准确检测按需、随机和持续干扰攻击。
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  基于动态污点分析的栈溢出Crash判定技术

  张婧,周安民,刘亮,贾鹏,刘露平,贾丽

  计算机工程. 2018, 44(4): 168-173,180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.027

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  Fuzzing技术和动态符号执行技术以发现程序异常为测试终止条件,却无法进一步评估程序异常的威胁严重等级。为此,阐述用于Crash可利用性分析的3种主要方法。在二进制插桩平台Pin上,提出一种基于动态污点分析技术的Crash可利用性自动化分析框架。实验结果表明,该框架能够准确有效地判断Crash的可利用性程度。
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  一种具有CDH问题安全性基于身份的签名方案

  陈辉焱,刘乐,张晨晨

  计算机工程. 2018, 44(4): 174-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.028

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  严格的安全证明需要较短的安全参数和较高的运行效率。为此,提出一种基于身份的签名方案IDSSTR,该方案具有可计算Diffie-Hellman问题的安全性规约,在线时自然有效,离线阶段也无需额外的条件,且验证过程也不变。为减小签名消息的总长度,给出具有消息恢复功能的IDSSTR修改版本。分析结果表明,可计算Diffie-Hellman问题的困难性与离散对数问题有着紧密联系,IDSSTR签名方案可为该困难问题提供安全保证。

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  基于信号增益放大技术的相关性电磁分析攻击

  王思翔,张磊,崔琦,高献伟,段晓毅

  计算机工程. 2018, 44(4): 181-186,192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.029

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  相关性电磁分析(CEMA)攻击技术被广泛应用于对密码芯片的侧信道分析攻击中,但是其采集的信号易受到外部噪声的影响,导致采集工作量较大。基于此,提出一种改进的CEMA攻击方案。使用PA 303N/BNC前置放大器对采集到的电磁信息进行放大后再作相关性分析,以提高攻击效率。利用在智能卡上实现的高级加密标准算法对该方法进行实验验证,结果表明,相对于经典的CEMA攻击,该方法获得密码芯片工作的正确密钥时所需的电磁迹数目较少,攻击效率更高,实用性更强。
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  基于表驱动的纯软件签名错误检测算法

  陈建,沈潇军,姚一杨,邢雅菲,琚小明

  计算机工程. 2018, 44(4): 187-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.030

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  针对临时性、间歇性与永久性错误的存在,处理器获取并执行一条不正确的指令将导致控制流错误的发生。为此,在研究通过软件签名的控制流检错(CFDSS)算法的基础上,基于表驱动形式,提出一种纯软件签名错误检测算法(EDSS)。构建二维表(CFID),用于存储控制流图的信息,通过比较基本块中的签名和存储在CFID表中的签名检测出非法的指令跳转。对于CFDSS算法不能有效检测的共享分支扇入节点的非法指令跳转错误,可成功检测出这类错误。实验结果表明,EDSS算法的平均错误检测覆盖率比CFDSS算法高出1.3%,对具有共享分支扇入节点的检错能力平均高出约1.9%。

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  面向拟态防御系统的竞赛式仲裁模型

  林森杰,刘勤让,王孝龙

  计算机工程. 2018, 44(4): 193-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.031

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  拟态防御通过构建动态异构冗余的系统架构达到破坏攻击链的目的。为提高仲裁的效率，并进而改进系统的整体执行能力，针对拟态防御系统的仲裁过程，在多数一致性表决的基础上，提出一种竞赛式的仲裁模型，在不改变仲裁余度的前提下增加执行余度。实验结果表明，与三余度拟态系统相比，该模型能够有效地弥补拟态系统的性能损失。
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  移动APP端电网用户访问控制方案

  李明,方圆,刘军,俞骏豪

  计算机工程. 2018, 44(4): 199-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.032

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  针对电力企业中敏感数据保护和用户安全访问问题,提出一种在电网环境下的用户访问控制方案。当用户需要查询相关数据时,就必须与电力系统的内网服务器产生交互,从内网服务器获取需要的数据。在此过程中,恶意用户可能假冒合法用户的身份向服务器发出请求,非法获得数据。通过建立多授权机构,采用属性加密技术,对APP用户进行授权从而控制用户对数据的访问,防止恶意用户对电网系统造成安全威胁。通过对敏感数据进行加密处理,保证敏感数据的机密性。分析和评估结果表明,该方案具有较好的安全性,计算代价较低。
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  基于属性加密的细粒度家庭文件安全共享方案

  梁才,涂国庆,刘梦君

  计算机工程. 2018, 44(4): 206-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.033

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  用户在家庭共享环境下获取文件的过程中,身份隐私信息可能被泄露。为此,提出一种基于属性加密的细粒度文件共享方案。根据用户需求,利用线性秘密共享方案制定访问策略,使用属性加密算法得到其密文,在验证用户属性是否满足访问策略后通过属性解密算法获取共享文件。实验结果表明,属性个数不超过100时,该方案的加、解密效率可以满足用户的实际需求。
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  基于理想格的用户匿名口令认证密钥协商协议

  王彩芬,陈丽,张玉磊

  计算机工程. 2018, 44(4): 212-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.034

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  基于标准格的密钥协商协议具有较长的密钥长度和较高的密文扩张率,且格的表示方式需要较大的空间,而理想格具有密钥长度短和运行效率高等优点。因此,结合环上误差学习问题,提出基于理想格的用户匿名口令认证密钥协商协议。使用低熵的口令,通过服务器实现相互认证和共享会话密钥,以避免在身份认证过程中用户长期密钥的存储安全受到威胁。分析结果表明,与传统的2PAKE和3PAKE协议相比,该协议具有较高的效率和较短的密钥长度,能够抵抗量子攻击,适用于大规模网络通信。
人工智能及识别技术
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  时间与位置感知的活动个性化推荐方法

  赵海燕,骆金,陈庆奎

  计算机工程. 2018, 44(4): 218-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.035

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  基于时间和空间感知,提出一种新的活动推荐方法。考虑用户的社会关系,通过构建用户、地点、时间、活动、朋友关系异构信息网络,采用随机游走算法获取推荐活动。实验结果表明,与流行活动推荐方法和基于社会关系的活动推荐方法相比,该方法能获得较好的推荐效果。
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  基于SVD++与标签的跨域推荐模型

  邢长征,杨晓婷

  计算机工程. 2018, 44(4): 225-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.036

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  在现有多数跨域推荐模型中,用户不能给指定项目添加标签,并且建立模型时未考虑用户的历史标签,导致推荐误差变大。针对上述问题,构建基于SVD++模型并融合标签推荐的跨域推荐模型TagSVD++。该模型继承SVD++模型利用评分数据预测的特点,加入用户和项目标签信息,通过标签使用次数反映用户喜好和项目特征,并且引入热门惩罚系数避免热门标签和项目对推荐预测的干扰。在真实电影和图书网站相关数据模拟的跨领域数据集上进行实验,结果表明,TagSVD++模型能有效提高跨域推荐的准确性。
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  基于语序变换的藏文复述句生成方法

  柔特,才让加,孙茂松

  计算机工程. 2018, 44(4): 231-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.037

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  机器理解藏文语句存在灵活性差和复杂性高的问题。为此,针对藏文相同语义句子的不同表达方式,设计复述句自动生成方法。通过对藏文句型结构、句子内部组块进行分析,利用全排列递归算法生成复述句。实验结果显示,与其他语言复述生成方法不同,该方法根据藏文句子中组块数量的不同,通过一个句子可以生成一个或多个,甚至上千个句义相同的复述句并且准确率达到93.4%,可应用于藏汉机器翻译、机器翻译评测和藏文问答系统等领域。
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  一种带标签的协同过滤广告推荐算法

  金紫嫣,张娟,李向军,温海平,张华薇

  计算机工程. 2018, 44(4): 236-242,247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.038

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  为准确预测点击率(CTR)并合理利用其进行广告推荐,基于标签推荐技术与协同过滤方法,提出一种新的混合式广告推荐算法。将广告关键词作为标签引入到Query页的相似性计算中,采用Query页加权综合相似度度量方法降低相似矩阵的稀疏性,建立一种基于广告关键词的搜索广告兴趣模型。使用Top-N策略以减少最近邻候选集的大小,并基于预测CTR筛选出广告推荐结果。通过实验调节Query页加权综合相似度度量参数并验证算法的可扩展性。在KDDCUP2012数据集上的实验结果表明,与传统协同过滤算法、基于标签的推荐算法及基于标签和项目关系的推荐算法相比,带标签的协同过滤广告推荐算法具有更好的可扩展性和较优的推荐质量。
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  一种适用于卷积神经网络的Stacking算法

  张笑铭,王志君,梁利平

  计算机工程. 2018, 44(4): 243-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.039

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  为提高卷积神经网络的分类精度,提出一种结合多个网络的改进Stacking算法。将卷积神经网络作为基分类器对数据进行分类,得到新的样本再经过元分类器分类。为降低元分类器输入数据的维度和多个网络分类结果之间的相关性,采用主成分分析方法对基分类器的输出进行降维。在数据集上进行分类精度对比实验,结果表明,与传统Stacking、基于平均后验概率算法和基于类投票算法相比,该算法在同类型网络和不同类型网络中,分类精度均较高且更具有稳定性。

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  基于Hubness与类加权的k最近邻分类算法

  李金孟,林亚平,祝团飞

  计算机工程. 2018, 44(4): 248-252,261. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.040

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  针对高维不平衡数据中维数灾难和类不平衡分布问题,提出一种改进k最近邻(kNN)分类算法HWNN。将样本的k发生分布作为其在预测时对各个类的支持度,以此减少高维数据中hubs对kNN分类带来的潜在负面影响。通过类加权的方式增加少数类在所有样本k发生中的分布比例,以提升对少数类样本的预测精度。在16个不平衡UCI数据集上的实验结果表明,该算法在高维不平衡数据中的分类结果优于典型kNN方法,且在普通维度的不平衡数据中优势同样明显。
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  线性代数式检索结果的相似度排序方法

  孙梦颖,田学东

  计算机工程. 2018, 44(4): 253-261. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.041

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  较普通数学公式而言,线性代数式结构复杂,语法、语义丰富,对其进行检索较困难。为此,对线性代数式检索进行分析,按照用户需求归纳其匹配模式,针对该匹配模式利用犹豫模糊集和线性代数式结构、符号、语法、语义等方面特征,从整体和局部两方面定义犹豫模糊隶属度,并建立线性代数式的相似度函数,从而进行基于犹豫模糊相似度的线性代数式检索结果排序。在6 352个公式上的实验结果表明,该方法能够实现线性代数式检索系统结果数据的有序输出。
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  基于区域分布概率密度估计的轨迹分类方法

  曹卫权,李智翔,魏强,褚衍杰

  计算机工程. 2018, 44(4): 262-267,286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.042

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  区域分布是运动目标的重要特征,可用于目标轨迹分类。已有分类方法往往假设轨迹片段呈矩形簇状或混合高斯状分布,限制了轨迹分类精度的提升。为此,提出一种基于核密度估计和最大似然判决的轨迹分类方法,消除已有分类方法对数据分布模型的先验假设,进而解决因模型不适配导致的轨迹分类准确率受限问题。实验结果表明,相较于最小描述长度划分、高斯混合模型等方法,该方法对参数不敏感,训练时间明显缩短,轨迹分类准确率提升5%~15%。
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  面向不平衡数据集分类模型的优化研究

  温雪岩,陈家男,景维鹏,徐克生

  计算机工程. 2018, 44(4): 268-273,293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.043

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  为提高不平衡数据集的分类效率,建立一种分类模型,从样本采样和分类算法两方面进行优化。对决策边界的少类样本进行循环过采样生成新样本集,并与决策边界外合成的少类样本集合并,提高样本的重要度。针对传统ε-支持向量机(ε-SVM)在对不平衡数据集分类时超平面偏移的问题,引入正负惩罚系数和混合核函数,并利用客观的熵值法选取惩罚系数,提高分类算法的性能。实验结果表明,与标准的SVM算法相比,该分类模型在不平衡数据集分类上F-measure值平均提高18.1%,具有较好的分类效果。
图形图像处理
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  基于视觉注意的遥感图像森林植被纹理分割

  刘小丹,岳爽

  计算机工程. 2018, 44(4): 274-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.044

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  树冠作为遥感图像森林植被的典型纹理单元,具有突出的结构纹理特征,但现有分割方法较少利用此类结构纹理进行分割。为此,提出一种基于视觉注意机制的遥感图像森林植被纹理分割方法。将遥感图像中树冠的形状和结构作为视觉注意目标,通过纹理滤波增强树冠纹理,使用特定的多尺度树冠显著图圆盘(SID)模型标记树冠,并将各个多尺度树冠SID作为种子,设计改进的区域生长方法分割森林植被区域。实验结果表明,该方法能够准确标记多数典型树冠,有效提高森林植被区域的分割精度。
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  一种鲁棒的人脸关键点实时跟踪方法

  徐威威,李俊

  计算机工程. 2018, 44(4): 281-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.045

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  针对视频图像序列中人脸关键点跟踪对鲁棒性和实时运行的要求,提出一种新的人脸关键点实时跟踪方法。运用光流法跟踪若干显著关键点,为下一帧选择更好的初始形状,根据当前帧的人脸形状估计下一帧的人脸框,以减少对人脸检测器的依赖,同时为防止误差累积,加入人脸检测器重启机制。实验结果表明,该方法在300-VW数据集上实现了68个人脸关键点的鲁棒跟踪,运行速度达30+f/s,可用于大多数人脸相关的实时应用。
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  融入视觉注意机制的路面裂缝检测与识别

  张玉雪,唐振民,钱彬,徐威

  计算机工程. 2018, 44(4): 287-293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.046

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  针对实际路面裂缝检测中存在复杂噪声干扰的问题,根据裂缝和背景像素的视觉差异,设计一种融入视觉注意机制的路面裂缝自动检测与识别算法。通过灰度校正和各向异性扩散滤波的预处理方法滤除部分噪声,利用全局和局部灰度对比度信息计算裂缝显著值,融合生成综合显著图粗定位裂缝区域。在此基础上,依据裂缝区域的形状特征使用形状分析法进行去噪和目标提取,实现裂缝的精确定位。实验结果表明,该算法能快速有效地检测出裂缝区域,与基于阈值分割、边缘检测或小波变换的裂缝检测算法相比,具有较高的检测精度。
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  基于DBN与对象融合的遥感图像变化检测方法

  窦方正,孙汉昌,孙显,刁文辉,付琨

  计算机工程. 2018, 44(4): 294-298,304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.047

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  在高分辨率光学遥感图像变化检测中,多数面向对象的方法只能利用简单的特征组合得到对象特征,难以进行高层特征的设计和提取。针对该问题,提出一种基于深度置信网络和对象融合的图像变化检测方法。将变化检测转化为二分类问题,并把图像像素作为分类单元,在特征学习和分类阶段设计多尺度的图像特征学习和分类方法,以充分利用图像目标的上下文信息。在此基础上设计基于对象的分类融合方法,对利用深度置信网络分类得到的结果进行融合,从而减小局部噪声的影响。在QucikBird影像数据集上的实验结果表明,该方法可有效提高图像变化检测的准确率。
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  基于显著性与弱凸性的三维点云模型分割

  郑乐乐,韩慧妍,韩燮

  计算机工程. 2018, 44(4): 299-304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.048

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  针对现有三维点云模型分割算法无法同时分割出大小组件的问题,提出一种基于显著性和弱凸性的分割方法。根据谱聚类方法将点云模型过分割为弱凸块,在此基础上,利用显著性判定提取较小的突出部分和面积较小但边缘特征点明显的弱凸块,解决欠分割问题,最终从相互可见性和体积相似性角度进行区域合,解决过分割问题。实验结果表明,该算法的分割结果优于Heterogeneous、Constraint Planar等无监督方法。
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  基于扩展结构相似性的特征匹配方法

  李静,周亮,杨飞

  计算机工程. 2018, 44(4): 305-309,316. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.049

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  传统特征匹配的相似性度量方法多假定特征为直方图形式,结构单一。结构相似性(SSIM)度量在图像质量评价领域表现良好,但其鲁棒性较差。针对上述问题,提出一种扩展结构相似性度量方法。从空间网格提取特征阵列的三阶张量结构丰富特征信息,以加和形式修改SSIM度量,并引入权值,将张量特征结构用于相似性度量,建立高鲁棒性的相似性度量方法。提供点积形式的显性特征映射,以加快相似性度量速度。对关键点匹配和图像检测任务进行实验,结果表明,与传统相似性度量方法相比,该方法具有鲁棒性更强的匹配效果,并且计算效率有较大提高。
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  基于深度稀疏辨别的跨领域图像分类

  杨涵方,周向东

  计算机工程. 2018, 44(4): 310-316. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.050

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  在图像分类任务中,由于图像背景、光照、拍摄角度等的变化,从源领域上训练的分类模型常常不适用于相关目标领域的图像数据。为此,提出一种基于深度卷积神经网络的迁移学习方法——稀疏辨别迁移模型。该方法通过自适应地学习目标领域辨别性特征分布优化分类函数,同时与特征预处理方法相结合,可获得较好的互补性作用。实验结果表明,与现有的基准与深度迁移方法相比,该方法在Office-Caltech和Office-31 2个标准跨领域分类数据集上均取得了较好的分类性能。
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  基于一个水平集函数的多相图像分割方法

  赵瑞雪,潘振宽,侯国家,刘存良

  计算机工程. 2018, 44(4): 317-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2018.04.051

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  利用多个特征函数标记不同区域的方法进行图像分割时,需要对多个函数求极值,导致计算量增大。针对该问题,设计一个函数在多层水平集标记的方法,通过求解一个标记函数的极值问题实现对图像不同区域的分割。总结区域标记函数规律,得到多项图像分割模型表达式,将其与变分水平集方法相结合,运用交替方向乘子法加速求解能量泛函极值问题。实验结果表明,该方法能够实现图像多个区域的分割,并且保证分割结果的鲁棒性和计算高效性。