计算机工程

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《计算机工程》2017年第8期封面和中英文目录

计算机工程. 2017, 43(8): 0.

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基于云平台的高逼真链路仿真研究

张浩,刘渊,王晓锋,蒋敏

计算机工程. 2017, 43(8): 1-7.

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针对OpenStack云平台不能准确仿真虚拟链路性能参数的问题,提出高逼真链路仿真方法。通过多粒度虚拟化技术仿真虚拟网络节点,基于软件定义网络构建虚拟网络节点间的虚拟链路。根据虚拟网络节点间通信所处的计算节点位置不同,分别实现宿主机内和跨宿主机间的链路仿真,从而支持虚拟链路中带宽、延时、丢包率性能参数的灵活配置与自动化部署。实验结果表明,该方法能够准确地对虚拟链路性能参数进行仿真,并且提高链路仿真的逼真度。

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面向云计算安全的无证书代理重加密方案

朱俊,陈琳琳,朱娴,谢玲,韦伟

计算机工程. 2017, 43(8): 8-14.

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在无证书公钥密码体制下研究代理重加密技术,给出无证书代理重加密系统的形式化定义与安全模型,构建一个新的无证书代理重加密方案,并在随机预言模型下证明其在适应性选择明文攻击下是安全的。基于该方案,云服务商可利用用户提供的代理钥,将待分享的加密数据转换为针对其他用户的密文,其他用户采用自身私钥进行解密并访问原始数据,达到共享数据的目的。分析结果表明,该方案能够有效保证云环境下数据存储与共享的安全性及可靠性。

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基于Stackelberg博弈的云CDN缓存资源分配算法

张磊,周金和,张元

计算机工程. 2017, 43(8): 15-20,25.

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为提高云存储环境下内容分发网络(CDN)的分发效率,提出一种基于Stackelberg博弈的缓存资源分配与定价算法。将Web服务器和云CDN代理商建模成一个多主多从的Stackelberg博弈模型,并构建其各自的效用函数。证明在代理商价格确定的情况下存在Web服务器纳什均衡点,利用一种分布式迭代算法求解博弈模型,得到最优定价与该定价下的最优缓存分配结果。仿真结果表明,该算法可保证Web服务器缓存需求在代理商之间的高效分配,与用户服务质量优先算法相比,可使Web服务器获得更高的单位成本效益。

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影响云架构安全性的因素分析与证明

陶林波,沈建京,刘波,魏亮

计算机工程. 2017, 43(8): 21-25.

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目前对于云计算架构安全性的研究大多集中在架构设计和专项技术的改进上,缺乏对架构所处环境和相关因素的整体性思考与定量分析。针对上述问题,抽象化云计算架构安全性的因素和方法,从概率的角度对影响云计算架构安全的共同因素进行分析和一般性的理论证明,并给出一种关联长度的分块方法。安全性分析结果表明,云架构的安全性与数据的分级分类有关,通过提高数据安全等级细化程度或采用切分数据增强恢复数据的难度可以提高云架构的安全性。

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集成Docker容器的OpenStack云平台性能研究

杨鹏,马志程,彭博,姚建国

计算机工程. 2017, 43(8): 26-31.

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针对OpenStack云平台虚拟机未能较好利用宿主物理机资源的问题,结合基于组件工作的OpenStack在云平台管理中的高效性和Docker容器虚拟化的快速部署优势,搭建基于Docker容器技术的OpenStack云平台。对云平台管理的Docker容器中实际运行的客户机操作系统进行计算、调度、内存访问、文件读写等基础性能测试,做出相关性能的评估与分析,并在多实例运行状态下将其与OpenStack传统虚拟机进行性能比较。分析结果表明,该云平台能够利用Docker容器的轻量级虚拟化优势,优化云计算管理系统的计算性能和文件读写性能。

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基于网络感知的两阶段虚拟机放置算法

汪晓洁,徐明伟,王思秀,朱义鑫

计算机工程. 2017, 43(8): 32-37.

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现有的虚拟机放置研究多以节能为目标,通过资源整合减少能源消耗,然而资源的过度聚合会影响网络性能。为此,研究网络感知的虚拟机放置问题并分析相关影响因素,提出一种两阶段启发式虚拟机放置算法。根据虚拟机之间的相似度进行适当聚合,以提高虚拟机之间的网络通信能力,减少数据中心的网络流量,同时根据聚合结果,利用改进的背包算法在物理机之间合理分配虚拟机。实验结果表明,与最佳适应算法和随机算法相比,该算法能更有效地优化网络流量分布,减少激活的物理机数量,降低能源开销。

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智能电网中一种动态数据完整性验证方案

孙旭,温蜜,张栩,周波

计算机工程. 2017, 43(8): 38-43.

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为准确高效地验证智能电网云存储系统中数据的完整性,提出一种新的动态数据完整性验证方案。该方案在保证数据机密性的基础上,对数据执行BLS短签名操作,并支持第三方验证,可根据用户需求验证数据的完整性,减少计算开销,同时通过位置敏感哈希的快速检索方式提高更新存储数据的查询效率,在验证完整性时快速检索数据。实验结果表明,该方案可准确验证电力数据的完整性,并且支持高效的数据动态更新。

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医疗云平台资源调度策略研究

史宝鹏,段迅,孔广黔,吴云

计算机工程. 2017, 43(8): 44-48,,55.

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针对云平台中资源调度策略过于简单,不能有效适应医疗业务需求的问题,分析不同医疗系统对资源的不同需求,以此为根据提出IB-Choose资源调度策略。基于OpenStack平台构建包含医生诊疗系统、实验科检验系统和影像归档系统的医疗云平台,并在该平台上实现IB-Choose策略。实验结果表明,与OpenStack默认资源调度策略Chance相比,IB-Choose可将启动虚拟机的服务时间缩短25%~30%,同时减少云资源开销并提高其利用率。

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小蜂窝云中功率与负载的联合优化分配算法

牛瑞彪,唐伦,陈婉

计算机工程. 2017, 43(8): 49-55.

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移动终端资源有限及本地服务基站资源不足会引起移动终端体验质量降低、卸载任务时延长的问题。为此,提出一种新的联合优化分配算法。基于小蜂窝信道质量和剩余可用计算资源建立小蜂窝云(SCC),按照信道质量和剩余可用计算资源分配负载(卸载任务)到SCC,并采用启发式算法求解发送功率的次优解。仿真结果表明,该算法在小蜂窝云计算场景中能提高无线与计算资源的利用率,同时提升用户的体验质量。

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实时控制系统程序模式的WCET自动分析方法

侯小静,姬孟洛,黄辰林,舒云星,阎奔

计算机工程. 2017, 43(8): 56-62,68.

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基于源程序获取实时控制系统的模式,不仅能够验证实现的模式与设计是否一致,还可使程序的最差情况执行时间(WCET)计算更为精准。为此,提出一种自动分析实时控制系统程序模式的方法。通过分析C语言源程序生成程序控制流图,对输入变量相关节点进行切片,形成依赖输入变量的控制流图(ICFG),建立ICFG每条路径的线性规划问题并求解,从而获得潜在的程序模式。在此基础上,计算指定模式下针对现代RISC处理器程序的WCET。在基准程序上的实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

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基于RT-LAB的空间对接半实物仿真系统

李双全,杜亚娟

计算机工程. 2017, 43(8): 63-68.

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针对当前实时仿真平台工具操作不便以及灵活性较差的缺点,介绍RT-LAB仿真平台的特点,分析其应用于大型控制系统中的优势,基于该平台设计空间对接半实物仿真系统并开发相应的仿真软件,将编写的Matlab/Simulink数学模型通过RT-LAB平台加载到目标机上,实现空间交会对接的模拟仿真。仿真结果表明,该系统能够真实模拟空间两飞行器交会对接的过程,验证数学模型的准确性及对接机构产品质量,具有较高的稳定性及可靠性。

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一种面向高性能计算的分布式对象存储系统

陈曦,朱建涛,何晓斌

计算机工程. 2017, 43(8): 69-73.

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现有分布式文件存储系统存在数据组织低效和访问语义冗余等问题,严重限制了系统性能。为此,借鉴对象存储思想,设计面向高性能计算的分布式对象存储系统。分离数据访问和数据管理,实现更精简高效的访问语义,同时采用分布式全局对象数据组织方式,运用基于内存的元数据管理方法提升系统性能。实验结果表明,在大规模并发访问时,该系统的读/写聚合带宽相比Lustre系统分别提升22.5%和50.4%,文件创建、删除性能分别达到Lustre系统的2.15倍和5.13倍。此外,该系统还具有拟线性的数据读/写和元数据管理功能,可扩展性较好。

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基于大数据的高能效数据中心服务器研究

张俊卫,王晶,张伟功,邱柯妮

计算机工程. 2017, 43(8): 74-81.

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分析ARM服务器的发展以及应用现状,结合数据中心的特点,设计基于ARMv8架构的高能效数据中心服务器,选取目前工业界具有代表性的ARMv8服务器参数,使用典型的数据中心负载,对X86和ARMv8两种架构的微体系结构级指标、性能和功耗进行定量评估。实验结果表明,与X86架构服务器相比,ARMv8架构服务器在数据中心领域具有更好的能效比,能够有效降低能耗和成本。

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异构环境中HDFS数据块调度算法的设计与实现

高原,任升,顾文杰

计算机工程. 2017, 43(8): 82-89.

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针对Hadoop分布式文件系统(HDFS)的写性能在执行效率上的不足,提出一种在节点性能异构环境中对HDFS数据块进行并发传输的调度算法。该算法实时监控HDFS集群中每个节点的资源状态和内存缓存队列,动态地将接收节点与转发节点进行配对传输,使全系统节点的网卡和磁盘并发工作,缩短了所有副本写入分布式文件系统的时间。将数据写入磁盘后请求下一个数据块,保证数据安全性,同时也使得各个节点获得与自身性能相匹配的副本数,使性能异构的系统能达到较高的写入速度。性能测试结果表明,使用该算法的分布式文件系统的写入性能较原始的HDFS提高了1倍。

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嵌入式控制驱动状态转移事件的预测调度模型

张晶,陈垚,孙俊,范洪博

计算机工程. 2017, 43(8): 90-94,100.

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在嵌入式控制系统执行状态转移任务的过程中,存在事件可调度性难以保证和抢占任务成本高的问题。为此,构建一种结合前馈预测模型与反馈监测模型的预测调度模型。增加同时具有价值量约束与时钟约束的实时约束标签,以实时调整事件在释放队列中的顺序,提高控制系统的实时性与确定性。仿真结果表明,该模型能有效提高控制系统性能,稳定系统作用时间。

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基于Chromium的渲染进程轻量化隔离方法

肖伟民,邓浩江,胡琳琳,郭志川

计算机工程. 2017, 43(8): 95-100.

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为实现浏览器对Web应用的高效管理和安全隔离,提出一种新的渲染进程轻量化隔离方法。研究并分析Chromium多进程机制及管理策略与Docker容器虚拟化技术。设计Chromium与Docker相结合的ZygoteDocker方案,将渲染进程模块从浏览器核心模块中分离,同时精简浏览器功能实现浏览器的轻量化。实验结果表明,该渲染进程模块在容器内实现了隔离,轻量化结果较为明显。

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低分辨率ADCs大规模MIMO AF中继系统性能分析

周猛,贾向东,颉满刚

计算机工程. 2017, 43(8): 101-107,113.

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在全双工大规模多入多出(massive MIMO)中继系统中,大量基站天线的数模转换给系统带来的硬件损伤和能量消耗,并且系统的性能可能会受到环路干扰的影响。为此,基于最大比传输/合并预处理方案,对多用户全双工massive MIMO 放大转发中继系统进行研究,该系统由massive MIMO基站和多对单天线用户组成,massive MIMO基站采用低分辨数模转换且工作在全双工模式。通过随机矩阵理论,获得任一用户对各态历经速率的闭式解,并分别研究3种不同功率分配方案下的系统渐近特性。性能分析结果表明,当信源发射功率为常量且基站的发射功率与基站传输天线成反比时,系统能同时有效地遏制环路干扰和低分辨率ADCs的影响,而当信源和基站的发射功率同时与天线数成反比时,系统可抑制环路干扰的影响,但不能抑制量化噪声的影响。

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基于串音误差与分离度的变步长EASI盲源分离算法

李振璧,王康,姜媛媛

计算机工程. 2017, 43(8): 108-113.

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当源信号各分量差异较大或全局矩阵为非行元素优势矩阵时,基于串音误差的变步长等变自适应分离(EASI)算法难以正确评价分离效果,导致步长选取错误。针对该问题,提出一种改进的变步长EASI算法。通过计算基于串音误差的步长平方根适当增大步长,同时定义信号分离度对步长做进一步调整,减小因串音误差分离结果评价不准确而导致步长错误变小的影响。仿真结果表明,该算法具有较好的步长调节能力,相对传统EASI算法和基于串音误差、基于串音误差步长平方根、基于分离度的变步长EASI算法分离效果更佳。

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考虑敏感因子奇异值分解的北斗周跳探测方法

牟竹青,黄国勇,吴建德

计算机工程. 2017, 43(8): 114-119,125.

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针对北斗导航系统中信噪比较高的周跳信号难以提取和定位的问题,提出一种基于敏感因子的奇异值分解(SVD)方法对周跳信号进行探测。利用相位减伪距法构造周跳检测量进行初步探测,对选取的周跳信号建立Hankel矩阵并做SVD分解,利用敏感因子在得到的分量信号中找出敏感分量,通过定位因子选择敏感分量所对应的奇异值进行信号重构,重构信号中的突变位置即发生周跳信号的历元。仿真结果表明,该方法较传统SVD方法能够更准确地定位发生周跳信号的历元。

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MIMO信号检测中的可靠性约束算法研究

夏景明,庄勇,李鹏,谈玲

计算机工程. 2017, 43(8): 120-125.

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为在较低复杂度的情况下提升误码率的检测性能,提出一种基于QR分解的低复杂度的可靠性约束算法。采用阴影面积约束方法判断软估计的可靠性,同时引入星座点作为候选点,从多个候选点中选出最优候选点进行反馈。仿真结果表明,与常规的QR分解算法相比,该算法只需增加较小的算法复杂度即可明显改善系统存在的干扰,并且在判决回馈中减少错误传播。同时,可以通过约束阈值的大小和候选点数量控制运算复杂度并改善算法的误码率检测性能。

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预调度流水线方式的水声传感器网络MAC协议

刘广钟,朱翔宇

计算机工程. 2017, 43(8): 126-131.

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针对水声传感器网络中MACAW协议存在的延时问题,在传统USENIX握手协议的基础上,提出一种新的水声传感器网络媒体接入控制(MAC)协议。使用节点预调度方法对数据的传输时隙采取预约选择,在上上级节点与上级节点进行请求发送(RTS)/允许发送(CTS)握手与数据传输的同时,下级节点复用上级节点发送的CTS和数据信号作为发送给自己的RTS和确定发送信号,形成一种预调度流水线形式的MAC协议。仿真结果表明,该协议与传统的MACAW协议相比,能有效降低节点间的传输延时,提高水声传感器网络吞吐量,并且有效缓解碰撞,节约能源。

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基于记忆化搜索的RFID防碰撞算法

王伟,王彬

计算机工程. 2017, 43(8): 132-137,143.

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在大规模无线射频识别(RFID)电子标签应用场景中,现有的RFID防碰撞算法存在搜索时间长、数据传输量大等问题,随着标签数目的增加,算法的效率不断降低。针对上述问题,提出一种RFID电子标签防碰撞算法。采用记忆化搜索的思想,通过分析与处理标签识别数据,得到下一次标签识别的顺序与指令参数,从而快速地识别电子标签。仿真结果表明,在识别相同数量的标签时,与动态二进制算法和后退式二进制算法相比,该算法读写器寻呼次数平均减少86.37%,33.67%,读写器请求数据量平均减少85.13%,26.67%。

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基于蚁群优化算法的ReInForM动态路由

彭云建,黄璐

计算机工程. 2017, 43(8): 138-143.

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无线传感器网络中ReInForM多路径协议能保证网络可靠性,但未考虑节点能量动态变化和通信路径工况,随机选取下一跳转发节点的方式使得部分节点因被反复使用而快速失效,缩短了网络生命周期。针对该问题,在蚁群优化算法的基础上,结合蚁群信息素浓度和节点剩余能量等因素,提出一种ReInForM协议多目标优化条件下的动态路由选择算法,将能耗和剩余能量作为多路径选择指标,共同决定下一跳最优节点。仿真结果表明,与原有ReInForM路由算法相比,该算法能够在保证数据传输可靠率的同时,更有效地均衡节点能耗。

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基于遗传算法的移动传感节点路径规划策略研究

万本庭,全小凤

计算机工程. 2017, 43(8): 144-150.

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传统的遗传算法在解决移动节点路径规划问题时由于其算法复杂度高、迭代时间长,容易陷入局部最优。为此,提出一种基于走点法的改进遗传算法。将障碍物凸化处理,从起点出发逐个搜索凸多边形顶点直至目标点,得到有序遗传基因点列后进行初始化处理,以获得连通的初始种群,并逐步采用选择、交叉、变异进行迭代,以得到优化路径。仿真结果表明,该优化策略能减少感知节点路径,缩短初始化与迭代的时间,降低移动节点能耗,提高无线传感网络生命周期。

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基于字合成运算的群组RFID标签所有权转移协议

蓝耿,刘道微

计算机工程. 2017, 43(8): 151-155.

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在物联网环境下,嵌有无线射频识别标签的商品在交易过程中标签隐私信息可能会遭到泄露。针对该问题,基于可信第三方对称密钥更新管理策略,采用字合成运算方法对所要传输的信息进行加密,利用不同的随机数保持各消息的新鲜性,提出一种超轻量级群组射频识别标签所有权转移协议。仿真结果表明,与小组转移协议、无线射频识别和安全小组转移协议相比,该协议不仅满足所有权转移协议的安全性需求,而且因采用位运算进行加密,使得成本减少,有效降低了计算量,节约了计算时间。

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基于汉明重的EPCBC代数侧信道攻击

凌杭,吴震,杜之波,王敏,饶金涛

计算机工程. 2017, 43(8): 156-160,168.

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为评估EPCBC密码的安全性,在汉明重的基础上,提出一种EPCBC密码代数侧信道攻击方法,并研究影响攻击效率的因素。构建该算法的代数方程组,通过功耗泄露情况推断汉明重,将其转化为代数方程组,并利用解析器求解密钥。实验结果表明,该方法在已知明密文和未知明密文条件下均可恢复出完整密钥。

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适用于WSN的在线/离线异构签密方案

党小超,李琦,郝占军,张玉磊,张灵刚

计算机工程. 2017, 43(8): 161-168.

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针对传感器节点与互联网主机通信安全性较低的问题,提出一种CLPKC-to-TPKC在线/离线异构签密方案。该方案结合在线/离线技术,定义从无证书公钥密码到传统公钥密码环境的形式化安全模型,并在随机预言模型下基于q-SDH,mICDH和BDHI困难假设问题,证明方案的安全性。分析结果表明,与IDPKC-to-CLPKC在线/离线异构签密方案相比,该方案只需要2个双线性对运算,具有更高的运算效率,适用于无线传感器网络。

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可验证的(n,n)门限量子秘密共享方案

麻敏,李志慧,徐廷廷

计算机工程. 2017, 43(8): 169-172.

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基于中国剩余定理和Bell态,构造了一种可验证的秘密共享方案。在分发阶段,分发者Alice通过量子信道将秘密份额分发给参与者。在恢复阶段,Alice产生一个2 bit的Bell态,参与者与Alice对该Bell态进行一系列酉变换以重构秘密信息。分析结果表明,该方案能抵抗截获-重发攻击、纠缠-测量攻击、参与者攻击和特洛伊木马攻击。

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基于假名标识的加密RFID系统无线密钥生成协议

苏庆,李倩,彭家进,刘富春

计算机工程. 2017, 43(8): 173-177,183.

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针对无线射频识别(RFID)系统密钥生成过程中存在的密钥托管、无线信道不安全和标签成本过高的问题,提出一种RFID系统密钥无线生成协议。在前、后向信道均可被窃听的假设前提下,通过引入假名标识以防止秘密信息泄露,仅采用简单位运算降低标签成本与计算量,利用异或和移位运算对通信信息进行加密传输,从而保证协议的安全性,并运用GNY逻辑对协议进行形式化证明。分别在单标签个体密钥生成、批量标签个体密钥生成以及群组标签组密钥生成3种应用下对协议进行安全与性能分析,结果表明,该协议具有较高的安全性和较低的成本。

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病毒传播与级联故障相互作用过程的研究

陈利,姜东东,陆靖桥

计算机工程. 2017, 43(8): 178-183.

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为研究聚类系数对病毒传播与级联故障相互作用的影响,提出一种改进的病毒传播与级联故障相互作用模型。通过改变平均度和三角连接概率调节网络聚类系数,以此观察病毒传播与级联故障相互作用过程。当不考虑三角连接概率时,平均度越小,网络抵制相互作用的能力越强,且区分度越明显,但也会增强级联故障子过程的破坏力。当平均度较小时,三角连接概率越大,网络抵制相互作用的能力越弱。当平均度较大时,不同三角连接概率对应的网络抵制相互作用的效果相似。仿真结果表明,对比单一病毒传播模型,相互作用模型在同一时刻的破坏力更大。

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一种新的无证书聚合签名方案

曹素珍,戴文洁,孙晗,王秀娅

计算机工程. 2017, 43(8): 184-187.

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基于无证书短签名,提出一种资源受限环境下的无证书聚合签名方案,由指定的聚合者发起签名协议,引入包含随机数的状态信息,使得每一轮聚合签名产生不同的状态信息。实验结果表明,与传统的无证书聚合签名方案相比,该方案能在可证安全的基础上降低计算开销,并且在随机预言模型下是存在性不可伪造的。

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基于概率软逻辑模型的实体解析

宫云宝,甘亮,黄九鸣

计算机工程. 2017, 43(8): 188-192,199.

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在马尔科夫逻辑网(MLN)的实体解析算法中任意闭原子采用硬约束,导致推理及权重学习过程较难收敛到最优解,降低解析精度及执行效率。为此,提出一种将概率软逻辑(PSL)模型应用到实体解析中的方法,该模型中闭原子采用软约束,易于进行知识推理与权重学习。阐述PSL模型基本理论,通过实体关系、实体属性、本体约束构造PSL模型的逻辑规则,描述实体解析的匹配过程,根据PSL模型的推理机制实现实体解析的决策过程。实验结果表明,与基于MLN的实体解析算法相比,该方法可大幅提高实体解析的准确率、F1值及执行效率。

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基于车牌识别流数据的伴随车辆发现算法

王路辉,王桂玲

计算机工程. 2017, 43(8): 193-199.

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针对伴随车辆发现及其实时性问题,基于随时间变化的车牌识别流数据,提出一种采用并行频繁项集发现(PFID)技术的伴随车辆组实时发现算法。该算法根据频繁项挖掘Eclat算法的思想,并利用分布式流数据处理框架Spark Streaming生成最大伴随车辆组。实验结果表明,与排列组合算法及FP-Growth算法相比,PFID算法消耗内存更少,响应时间更短,在秒级响应时间内能找到伴随车辆组,达到及时预警目的。

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基于卷积神经网络参数优化的中文情感分析

王盛玉,曾碧卿,胡翩翩

计算机工程. 2017, 43(8): 200-207,214.

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卷积神经网络模型的训练需要设计者指定大量模型参数,但因模型对各类参数的敏感度不一,导致实验效果不佳。针对上述问题,研究中文文本情感分析,以词向量维度、词向量训练规模、滑动窗口大小和正则化方法等作为不同模型的影响因素,设计单层卷积神经网络,在不同影响因素下分别进行中文情感分类实验,并根据结果得出卷积神经网络在处理中文情感分析时对各类参数的敏感程度和具体的模型参数优化建议。

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基于RReliefF特征选择算法的复杂网络链接分类

伍杰华

计算机工程. 2017, 43(8): 208-214.

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研究基于复杂网络特征的链接分类问题,针对原始特征噪声信息多、冗余度大的现象,在RReliefF特征选择算法的基础上,提出一种改进的链接分类模型。从局部和全局2个维度构建与链接相关联的特征信息,引入RReliefF算法对特征进行选择并采用偏最小二乘法实现回归分类。在人工数据集和真实数据集上的实验结果表明,该模型能筛选出具有判别性的特征,提高链接分类质量,为监督学习的复杂网络链接分类提供一种新思路。

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基于用户项目体验度的协同过滤推荐算法

郑苏洋,姜久雷,王晓峰

计算机工程. 2017, 43(8): 215-218,224.

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在用户相似度计算基础上,根据用户偏好以及项目特征对用户评分产生的影响,提出一种针对用户项目体验度的推荐算法。阐述项目体验度对用户产生的潜在影响,选择皮尔森相似性计算公式做进一步计算。通过用户对项目的好评数以及给项目的评分分别占该项目的总评数和总体项目评分中的比例,获得用户对项目的体验度权重。采用长尾理论平衡用户相似性和用户对流行项目的关注度,计算得出用户相似度并产生预测和推荐。实验结果表明,与传统协同过滤算法相比,该算法提高了相似度计算准确度,并能改善数据稀疏情况下的推荐效果。

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基于加权TextRank的新闻关键事件主题句提取

蒲梅,周枫,周晶晶,严馨,周兰江

计算机工程. 2017, 43(8): 219-224.

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为了在大量的新闻中快速找到自己感兴趣的内容,提出在单文档中基于加权TextRank算法提取主题句的方法,以得到新闻关键事件信息。通过计算新闻文本句子关键词的互信息值,对新闻报道进行事件句和非事件句的分类,过滤出非事件句。基于TextRank算法的思想,构建一个事件句有向图,引入句子位置、句子相似度和关键词覆盖频率3个影响因子,以此计算句子之间的影响权重,利用TextRank模型对图中的每个点计算权重,并选取排序最靠前的句子作为关键事件的主题句。实验结果表明,该方法的抽取效果优于基于词频-逆文档概率和新闻标题的主题句抽取方法。

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基于最大信息系数的贝叶斯网络结构学习算法

曾千千,曾安,潘丹,杨海东,邓杰航

计算机工程. 2017, 43(8): 225-230.

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在引入最大信息系数的基础上,提出一种改进的贝叶斯网络结构学习算法。在给定数据集的条件下,基于最大信息系数对变量间的关联度进行检测,根据筛选因子和关联度构造贝叶斯网络的初始化结构,并结合贪婪算法对初始网络结构进行局部优化,将局部最优解进行整合形成全局最优解,生成最终的网络结构。在Asia和Car基准网络上的实验结果表明,与基于传统贪婪算法、随机K2算法的贝叶斯网络结构学习算法相比,该算法可以学习到与基准网络更相近的贝叶斯网络结构,并且具有较高的正确边均值和分类准确率。

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Web服务组合QoS优化中的改进遗传算法

欧阳超,陈志泊,孙国栋

计算机工程. 2017, 43(8): 231-235,242.

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结合模拟退火算法与传统遗传算法,提出一种应用于Web服务组合质量优化的改进遗传算法。在选择算子和变异算子的筛选过程中引入模拟退火算法选择更优解的思想,并在算法选择和变异过程中通过设置过滤劣质基因的概率以及逐渐增加变异比率,保证算法种群的多样性。实验结果表明,与传统遗传算法、模拟退火算法、粒子群优化算法等相比,改进算法的收敛速度更快,并且获取的Web服务组合质量更高。

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融合信任传播和奇异值分解的社会化推荐算法

李卫疆,齐静,余正涛,赵铁军

计算机工程. 2017, 43(8): 236-242.

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针对用户信任矩阵中的数据稀疏问题,设计用户信任关系的传播规则,根据该规则计算用户之间的信任度,填充用户信任矩阵。在此基础上,结合用户信任传播算法和奇异值分解模型,提出一种社会化推荐算法,将用户评分矩阵与信任关系矩阵相结合,提高推荐系统的预测准确率。在Epinions和Filmtrust公开数据集上的实验结果表明,该算法相比传统推荐算法具有更高的推荐质量。

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基于多列深度3D卷积神经网络的手势识别

易生,梁华刚,茹锋

计算机工程. 2017, 43(8): 243-248.

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传统2D卷积神经网络对于视频连续帧图像的特征提取容易丢失目标时间轴上的运动信息,导致识别准确度较低。为此,提出一种基于多列深度3D卷积神经网络(3D CNN)的手势识别方法。采用3D卷积核对连续帧图像进行卷积操作,提取目标的时间和空间特征捕捉运动信息。为避免因单组3D CNN特征提取不充分而导致的误分类,训练多组具有较强分类能力的3D CNN结构组成多列深度3D CNN,该结构通过对多组3D CNN的输出结果进行权衡,将权重最大的类别判定为最终的输出结果。实验结果表明,将多列深度3D CNN应用于CHGDs数据集上进行手势识别,识别率达到95.09%,与单组3D CNN及传统2D CNN相比分别提高近7%,20%,对连续图像目标识别具有较好的识别能力。

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基于概率提升树的虹膜分割算法

周恺,苏娟

计算机工程. 2017, 43(8): 249-252,257.

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针对传统边缘检测算法无法自动提取虹膜边缘的问题,提出一种基于监督学习的边缘检测虹膜分割算法。提取边界点样本的多尺度Haar和Hog特征,以概率提升树作为训练框架训练出瞳孔、虹膜、眼皮的概率提升树分类模型,将测试样本输入概率提升树后输出边界点为真实虹膜边界的概率,并对分类输出的真实虹膜轮廓边界进行拟合,最终利用局部OTSU算法实现虹膜的精确分割。实验结果表明,与基于霍夫变换和活动轮廓模型的虹膜分割算法相比,该算法具有更少的测试时间和更低的分割错误率。

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基于相关性的JPEG高压缩图像峰值信噪比盲估计

陆敏俊,王慈

计算机工程. 2017, 43(8): 253-257.

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量化噪声是JPEG图像压缩过程中产生的主要失真,在图像质量评估时需要对其大小进行估计。针对峰值信噪比(PSNR)估计方法在实际应用时终端用户无法获取原始图像的限制,基于图像空域相关性,引入JPEG压缩图像的斜率均方差和最大非零离散余弦变换系数的位置作为可测特征量,利用训练图像进行机器学习得到训练模型,将测试图像进行解析得到图像PSNR盲估计结果。实验结果表明,该PSNR估计结果优于目前流行的峰值信噪比盲估计方法。

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基于结构张量的GrabCut图像分割算法

张勇,袁家政,刘宏哲,李青

计算机工程. 2017, 43(8): 258-265,271.

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传统的GrabCut图像分割方法大多基于图像的像素值建立图模型,未考虑到彩色图像中丰富的纹理信息。为此,提出一种新的GrabCut模型图像分割算法。对比基于结构张量的GrabCut分割方法和传统GrabCut分割方法的结果,利用结构张量和像素值构建紧缩的结构张量。为提高计算的简洁性和高效性,将GrabCut方法构建的混合高斯模型扩展到张量空间,并用Kullback-Leible散度代替常用的黎曼度量。在合成纹理图像和自然图像上进行的实验结果表明,与Carsten Rother,GACWRF等方法相比,该算法具有更精确的分割效果,不仅实现了纹理信息与颜色信息的无参融合,而且提高了计算效率。

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基于码本模型的运动阴影去除算法

钟小芳,周浩,高志山,高赟

计算机工程. 2017, 43(8): 266-271.

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运动阴影会导致运动目标前景发生形变或丢失,影响运动目标前景的跟踪和分析。针对该问题,引入码本模型设计运动阴影去除算法。利用在YCbCr颜色空间内建立的背景码本模型,检测包含运动前景目标和运动阴影的运动区域,并根据运动阴影在YCbCr颜色空间中的特性得到运动区域中表示运动阴影的像素值,为视频帧中所有不同位置的像素点建立一个具有自适应亮度范围阈值和色度距离阈值的运动阴影码本模型,实现运动阴影的检测和去除。实验结果表明,该算法可有效提高运动阴影的检测率和识别率。

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基于模糊聚类回归的人脸特征点定位研究

吴礼洋,熊磊,仲柔在

计算机工程. 2017, 43(8): 272-278,283.

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传统基于回归的人脸特征点定位算法存在忽略人脸局部结构信息、姿态偏转较大时定位精度差等问题。为此,提出一种基于模糊聚类回归的定位算法。利用人脸特征点之间的局部结构信息对人脸训练集进行聚类,并根据阈值判决结果适度扩充训练样本。分别训练所有子训练集的回归结构,在测试过程中加入多次形状约束以自动调整每次聚类的结果和回归结构的选择,由此提高人脸特征点定位的精度。在300-W数据库上的实验结果表明,与形状回归算法和鲁棒姿势回归算法相比,该算法明显提高了姿态偏转较大情况下的定位精度。

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散乱点云数据特征信息提取算法

史皓良,吴禄慎,余喆琦,万超

计算机工程. 2017, 43(8): 279-283.

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针对散乱点云特征提取过程中效率低和噪声敏感性差的问题,提出一种双阈值点云特征信息提取算法。采用主成分分析法和局部二次曲面拟合法对点云模型进行微分几何信息估算,得到k邻域内采样点平均法矢夹角和平均曲率的特征权值,并利用双阈值检测方法对散乱点云的特征信息进行提取。实验结果表明,该算法能够快速准确地对散乱以及含有噪声的点云模型进行特征信息提取,具有较高的鲁棒性。

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结合环形纹理与比特池的帧存储器压缩算法

杨洪柏

计算机工程. 2017, 43(8): 284-287.

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当前高分辨率平板显示器的帧存储器压缩算法存在图像失真率较高的缺点。为此,提出一种基于图像环形纹理和比特池技术的帧存储器压缩算法。基于环形纹理的帧内预测模式能够更好地适应图像中大量存在的点状结构,从而去除环形纹理像素间的空间相关性。在限定图像与帧存储器容量压缩比的前提下,利用比特池技术动态分配各个图像块压缩码流所需的比特空间,从而提高帧存储器存储空间的利用率。测试结果表明,该算法能显著提高图像峰值信噪比并减小图像失真。

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分布式事件触发控制下的有向多智能体网络一致性分析

张捷,田袁

计算机工程. 2017, 43(8): 288-292,298.

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现有关于多智能体一致性事件触发控制策略的研究工作都是假设智能体的通信拓扑图为无向的,而在实际应用中,智能体网络中的通信更多的具有方向性。针对上述问题,提出一种事件触发控制下的有向网络一致性分析方法,使智能体能避免连续通信,同时建立网络的代数连通度和一致性收敛性能之间的联系,证明每个智能体的时间间隔都是正实数,从而可以避免Zeno行为。仿真结果表明了该分析方法的有效性。

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未知探测概率的自适应多目标跟踪算法

刘晙,袁培燕,邱昊

计算机工程. 2017, 43(8): 293-298.

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为在复杂背景下对系统探测概率进行精确建模,提出一种适用于探测概率未知情形的多目标跟踪算法。通过时变自回归过程对探测概率进行建模,将参数化模型与标签多伯努利(LMB)滤波器相结合,并给出算法的序贯蒙特卡洛实现。仿真结果表明,所提算法的目标数和目标状态估计结果均优于Beta势平衡多目标多伯努利算法,平均最优次模型分配距离明显小于固定探测概率的LMB算法。

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基于SW1600的数据处理模块设计

闫春杰,余涵,张佩,唐丽萍,周克贵

计算机工程. 2017, 43(8): 299-305.

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针对机载雷达任务系统数据处理服务器国产化的要求,设计一种高性能数据处理模块。采用国产16核申威处理器SW1600作为核心处理单元,结合PCIE交换芯片、显卡芯片、存储驱动芯片及网络芯片,实现数据的输入、并行处理、存储、输出。通过对电压、电流、温度实时监控并辅助机内自检方法,实现模块健康管理功能。模块设计遵循6U CPCIE规范,功能接口丰富,便于后天加固。该模块已应用于机载国产加固服务器,结果表明其满足机载环境下对服务器设备的高性能、高可靠、高安全应用与环境要求。

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基于聚合经验模态分解的情感语音特征提取

张乐,张雪英,孙颖,张卫

计算机工程. 2017, 43(8): 306-309,315.

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特征提取是情感语音识别系统的关键过程,决定系统整体识别性能。传统特征提取技术假定语音信号是线性、短时平稳信号,不具有自适应性。为此,通过聚合经验模态分解(EEMD)算法以非线性的处理方式提取特征。情感语音信号经EEMD分解后得到一组固有模态函数(IMF),利用相关系数法筛选出有效分量集合,对集合函数计算得到IMF能量特征(IMFE)。选用德国柏林语音库作为实验数据来源,将IMFE特征、韵律特征、梅尔倒谱系数特征以及三者的融合特征分别输入到支持向量机中,通过比较不同特征的识别结果验证IMFE特征的有效性。实验结果表明,IMFE特征与声学特征融合后的平均识别率达到91.67%,可有效区分不同的情感状态。

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基于正六边形元胞自动机的行人疏散研究

汪洋,李楠,张磊

计算机工程. 2017, 43(8): 310-315.

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在分析、比较现有疏散仿真模型的基础上,提出一种基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型。该模型中疏散空间被分成相等的正六边形,每个行人有包括静止在内的7个运动方向。给出速度等级的概念用来描述行人的疏散速度。在疏散过程中行人选择出口的决策由到出口的距离、视野内行人数量和密度决定。为展示恐慌心理对疏散过程的影响,定义了恐慌系数。通过实验仿真了有恐慌和无恐慌2种情景下的疏散过程,结果表明,该模型可真实地反映实际的疏散过程,可为真实的行人疏散和评估公共建筑设计起到一定的参考作用。

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基于顺序采样评估的二进制特征匹配方法

贺黎,周传伟,张坤,石朝侠

计算机工程. 2017, 43(8): 316-321.

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针对特征匹配经典算法在抽样过程的随机性造成计算资源浪费的问题,提出一种新的二进制特征匹配方法。局部特征以强角点为关键点,采用旋转不变二进制串进行特征描述。顺序采样评估运用Hamming距离对匹配对进行排序,顺序选取样本,利用最小二乘方法拟合的模型剔除误匹配并更新样本和最优解。实验结果表明,与PROSAC及RANSAC算法相比,该方法在保证相同精度的前提下运行时间明显缩短。

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2017年, 第43卷, 第8期　刊出日期：2017-08-15

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