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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2006年 第43卷 第12期    出版日期:2006-12-15
论文
一种交叉点小缓存CICQ交换机高性能调度算法
李 勇, 罗军舟, 吴 俊,
2006, 43(12):  2033-2040. 
摘要 ( 399 )   HTML ( 0)   PDF (673KB) ( 571 )  
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CICQ(combined input crosspoint queued/queuing)结构具有内部无需提速及输入和输出的分组调度可以分布并行执行的优点,使用RR(round robin)算法在高性能交换机设计中具有独特优势.然而,CICQ交换机使用RR算法在非均匀流量下不能达到100%的吞吐率. RR-RR算法在非均匀流量下性能有两个关键因素组成:中央缓存容量大小和输入端长队列未能及时服务导致的服务损失.基于理论分析,提出了一种小缓存高性能调度算法,仿真结果表明,即使在1个信元缓存的情况下新算法在均匀与非均匀流量下均能达到100%吞吐率.新算法仅具有O(1)的复杂度,保持了RR-RR算法简单有效特性,同时克服了RR-RR算法在非均匀流量下的不稳定性.
提供服务质量保障的图像快速混合丢包保护方法
杨亚东, 吴成柯, 肖 嵩, 杜建超,
2006, 43(12):  2041-2047. 
摘要 ( 405 )   HTML ( 1)   PDF (616KB) ( 511 )  
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现有交织器结构的图像不等丢包保护方案,通常以期望质量度量系统性能,而没有考虑最小图像质量要求.为此,提出了以有效期望质量,即扣除传输失败情况后接收端得到的期望质量作为系统性能的度量,并在传输失败概率小于给定概率阈值的条件下,分配信源/信道码率以使有效期望质量最大.基于此改进并结合等保护和不等保护策略,提出了一种局部搜索的码率分配算法.采用双状态Markov网络模型,对SPIHT和JPEG2000编码器产生的码流数据进行仿真实验,结果表明,新算法与基于期望质量度量的原算法相比,能有效降低传输失败发生的概率,提高有效期望质量,同时计算复杂度也显著减少.
KIR:一种TCP拥塞避免阶段的公平性算法及在GEO卫星环境下的仿真
李士宁, 官骏鸣, 覃 征,
2006, 43(12):  2048-2055. 
摘要 ( 429 )   HTML ( 0)   PDF (815KB) ( 497 )  
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传统的TCP拥塞避免机制对长时延链接存在歧视,随着竞争流的增加,TCP共享瓶颈带宽的公平性和有效性降低.在研究CR,IBK,CANIT等现有算法的基础上,提出了一个新的均衡公平性算法KIR (K and additive increase ratio)来纠正对长时延链接的歧视,新算法的思想是在拥塞避免阶段分别对长时延链接与短时延链接的窗口增加方案做了平滑修改,同时经过数学推导,给出一个能够取得较好公平性和带宽利用率的K的表达式.通过一系列仿真实验比较了不同公平性机制的性能,分析了它们之间的不同特性,结果显示KIR算法不仅能够提高TCP公平性,而且取得了比较理想的链路吞吐率.针对地球同步轨道GEO卫星环境,在NewReno,Sack,Tcpw三种TCP拥塞控制机制中对KIR算法的有效性进行了仿真验证.
矩形区域内节点均匀分布无线自组网若干基本特性的解析描述
高振国, 蔡绍滨, 赵蕴龙,
2006, 43(12):  2056-2061. 
摘要 ( 429 )   HTML ( 0)   PDF (447KB) ( 527 )  
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从数学的角度研究无线自组网若干基本特性的解析描述对无线自组网技术的研究工作具有重要意义.基于组合学理论和极限思想,研究了矩形区域内节点均匀分布的无线自组网中节点间距离的分布情况,得出了节点间距离的分布函数的闭合解析公式,并以该解析公式为基础推导出了无线自组网若干基本性质的解析描述公式,最后通过仿真验证了数学分析结果的正确性.
安全协议的串空间图表示
王焕宝 张佑生 李 援
2006, 43(12):  2062-2068. 
摘要 ( 419 )   HTML ( 0)   PDF (484KB) ( 414 )  
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串空间是安全协议的一种形式化描述,串空间图是它的图示化表示.定义开丛为串空间图的构造单元,并在开丛集上定义前缀算子和组合算子.通过开丛之间的前缀和组合运算,给出了无穷并发运行安全协议串空间图的生成方法.定义了开丛互模拟以及串空间图之间的互模拟等价关系,并给出用于消除串空间图冗余结构的化简规则.案例分析和与相关工作的比较表明,无冗余的串空间图为无穷并发运行安全协议的安全属性验证提供了一个有效的分析模型.
基于前向安全的组签名体制研究
李运发 邹德清 韩宗芬 羌卫中
2006, 43(12):  2069-2075. 
摘要 ( 435 )   HTML ( 0)   PDF (481KB) ( 478 )  
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根据RSA数字签名、GQ数字签名和IR前向数字签名的基本思想,提出一种基于前向安全的组签名体制.在这种签名体制中,组内所有成员共用惟一的一个公钥,而密钥服务器为组内每个成员分配一个能产生私人密钥的“种子”;在有效时间段,组内成员运用私人密钥产生算法或更新算法,实现自己私人密钥的产生或更新.通过对签名体制的性能分析,可以确定:对于一个有n个成员参加的组通信,如果采用此签名体制,那么,即使有n-1个组内成员“变节”,对于剩余的惟一一个成员来讲系统也是安全的.
Aydos等基于椭圆曲线密码学无线认证协议的安全性
刘永亮, 高 文, 姚鸿勋, 黄铁军,
2006, 43(12):  2076-2081. 
摘要 ( 439 )   HTML ( 0)   PDF (508KB) ( 443 )  
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最近,Aydos等人提出了基于椭圆曲线密码学的无线认证协议.该协议使用了椭圆曲线数字签名算法和Diffie-Hellman密钥交换方案提供相互认证并协商会话密钥用于随后的通信. Mangipudi等人指出该协议对于来自系统内部攻击者的中间人攻击是脆弱的.进一步证明Aydos等人的协议对于来自任何攻击者的中间人攻击都是脆弱的, 而不仅限于内部攻击者.最后,分析了Aydos等人的协议受到攻击的原因和其他一些安全缺陷.
TTM密码系统的扰动变形
巫治平 叶顶锋 马卫局
2006, 43(12):  2082-2087. 
摘要 ( 326 )   HTML ( 0)   PDF (416KB) ( 541 )  
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把内部扰动加到TTM密码系统之上,构建了该密码系统的新变形.然后针对该变形给定小参数的实例,考察了它们在极小秩攻击和线性化函数方程攻击下的安全性.给出了该变形不存在线性化函数方程的必要条件;计算机模拟实验表明,该TTM密码系统变形几乎不存在线性化函数方程.最后给出了一个实例,并且评估了其实现性能以及安全性.
一种分式过程神经元网络及其应用研究
许少华, 何新贵, 王 兵,
2006, 43(12):  2088-2095. 
摘要 ( 336 )   HTML ( 0)   PDF (629KB) ( 411 )  
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针对带有奇异值复杂时变信号的模式分类和系统建模问题,提出了一种分式过程神经元网络.该模型是基于有理式函数具有的对复杂过程信号的逼近性质和过程神经元网络对时变信息的非线性变换机制构建的,其基本信息处理单元由两个过程神经元成对偶组成,逻辑上构成一个分式过程神经元,是人工神经网络在结构和信息处理机制上的一种扩展.分析了分式过程神经元网络的连续性和泛函数逼近能力,给出了基于函数正交基展开的学习算法.实验结果表明,分式过程神经元网络对于带有奇异值时变函数样本的学习性质和泛化性质要优于BP网络和一般过程神经元网络,网络隐层数和节点数可较大减少,且算法的学习性质与传统BP算法相同.
基于Agent和数据切片的分布式神经网络协同学习研究
杨 博 王亚东 苏小红 唐降龙
2006, 43(12):  2096-2103. 
摘要 ( 331 )   HTML ( 0)   PDF (580KB) ( 574 )  
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针对目前神经网络在处理类似生物信息数据库这类较大规模数据时,遇到的大规模数据处理耗时过长、内存资源不足等问题.在分析当前神经网络分布式学习的基础上,提出了一种新的基于Agent和切片思想的分布式神经网络协同训练算法.通过对训练样本和训练过程的有效切分,整个样本集的学习被分配到一个分布式神经网络集群环境中进行协同训练,同时通过竞争筛选机制,使得学习性能较好的训练个体能有效地在神经网络群中迁移,以获得较多的资源进行学习.理论分析论证了该方法不仅能有效提高神经网络向目标解收敛的成功率,同时也具有较高的并行计算性能,以加快向目标解逼近的速度.最后,该方法被应用到了蛋白质二级结构预测这一生物信息学领域的问题上.结果显示,该分布式学习算法不仅能有效地处理大规模样本集的学习,同时也改进了训练得到的神经网络性能.
一种优化模糊神经网络的多目标微粒群算法
马 铭, 周春光, 张利彪, 马 捷,
2006, 43(12):  2104-2109. 
摘要 ( 401 )   HTML ( 0)   PDF (468KB) ( 559 )  
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模糊神经网络优化是一个多目标优化问题.通过对模糊神经网络和微粒群算法的深入分析,提出了一种多目标微粒群算法.在算法中将网络的精确性和复杂性分别作为目标进行优化,再用一种启发性分量加权均值法来选取个体极值和全局极值.算法能够引导粒子较快地向非劣最优解区域移动并最终获得多个非劣最优解,为模糊神经网络的精确性和复杂性的折中寻优问题提供了一种解决方法.茶味觉信号识别的仿真实验验证了该算法的有效性.
基于任务依赖信息的Web服务自动合成
史玉良, 黄光安, 叶 炜, 张 亮, 施伯乐,
2006, 43(12):  2110-2116. 
摘要 ( 297 )   HTML ( 0)   PDF (496KB) ( 422 )  
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随着Web服务的大量出现,Web服务的合成成为当前的一个研究热点.然而,目前大多数的合成语言规范,例如BPEL4WS和WSCI,都需要人工预先设计一个固定的执行流程,难以充分发挥Web服务自适应的特点.通过形式化描述单一的Web服务,建立了通过任务间依赖规范实施合成的方法,提出了一种具有柔性和自适应能力的工作流模型,实现Web服务的自动合成.同时,设计了合成的正确性验证算法以及动态补偿机制使提出的模型易于实用.
一种基于多维集的关联模式挖掘算法
钟 勇 秦小麟 包 磊
2006, 43(12):  2117-2123. 
摘要 ( 308 )   HTML ( 0)   PDF (533KB) ( 488 )  
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大多数维间关联规则挖掘算法如基于数据立方体的关联规则挖掘算法都假定对象的属性取值只具有单值性.将对象的属性取值扩展到多值,据此提出多维集的概念和基于多维集关联规则的语义特征.在此语义特征下,提出了一个多维集的关联规则挖掘算法.该算法利用多维集关联规则的限制特征,能够在数据集缩减的同时进行侯选集的三重剪枝,因此,具有比直接使用apriori等算法更好的性能,分析了算法的性能和正确性、完备性,并通过实验对算法有效性进行了对比.
语义缓存的聚集查询匹配研究
蔡建宇 吴泉源 贾 焰 邹 鹏
2006, 43(12):  2124-2130. 
摘要 ( 344 )   HTML ( 0)   PDF (538KB) ( 495 )  
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为提高海量数据库系统的查询效率,围绕海量数据库系统中的聚集查询技术,把通常应用于小型数据库查询的语义缓存技术拓展到海量数据库的聚集查询中.首先研究了面向聚集查询的语义缓存形式化描述,在此基础上讨论了利用缓存处理查询的条件并对查询匹配进行了分类,提出并实现了包含匹配判定算法和相交匹配判定算法,最后给出了相应的实验结果.在某大型实际工程中的应用表明上述判定算法是有效的.
先验形状力场参数活动轮廓模型及其医学图像分割
石澄贤, 王洪元, 王平安, 夏德深,
2006, 43(12):  2131-2137. 
摘要 ( 372 )   HTML ( 2)   PDF (867KB) ( 573 )  
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先验形状参数活动轮廓模型是一种抗噪声干扰稳定的图像分割方法.它具有对弱边缘、凹区域进行分割的能力,同时有较大的边缘捕捉范围.通过引入一种非距离性的先验形状力场,构建一种新的能反映先验形状的参数活动轮廓模型.新的先验形状活动轮廓模型避免了曲线之间距离的计算,减少了模型的复杂性.新的方法可以较好地解决传统型参数活动轮廓模型的一些本质缺陷.实验对带噪声且为弱边缘的医学CT图像和超声图像进行分割能得到理想的边缘轮廓.
基于独立负样本集和SVM的人脸确认算法
张星明 李和恒
2006, 43(12):  2138-2143. 
摘要 ( 517 )   HTML ( 0)   PDF (479KB) ( 505 )  
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在许多人脸确认应用领域,例如人脸计算机安全登录系统中,没有用于SVM训练的人脸数据库可以提供,在现有基于SVM的人脸确认算法的基础上,根据实际应用的需求,提出了一种新的基于独立负样本集和SVM的人脸确认算法,该方法对注册的用户图像通过眼睛抖动的方法生成足够多的正样本,利用FLD技术进行特征提取,并利用基于Rank的一对多的识别方法去除同类项,解决了训练样本与负样本类别冲突问题.正负样本送SVM进行训练可以得到相应的SVM模型,对于待确认的人脸图像就可以采用SVM进行验证了.对SCUT人脸数据库的测试表明:足够数量的负样本能够保证较低的FAR,且支持向量的数量不会随着负样本集的数量增长而增长.应用这个算法,实现了一个计算机安全登录系统.
基于割角的保特征网格简化算法
计忠平 刘利刚 王国瑾
2006, 43(12):  2144-2151. 
摘要 ( 332 )   HTML ( 0)   PDF (828KB) ( 500 )  
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目前存在的网格简化算法大多数在低分辨率下会丢失物体的细节特征.为了改善这点,以割角的方式,以局部体积为简化代价,提出了一种基于半边折叠的新的网格简化算法.与以往算法相比,不仅运行速度快,存储量小,而且非常好地保留了网格的细节特征.除了用于简化网格,也可以对模型构建LOD模型.
一种32位异步乘法器的研究与实现
李 勇 王 蕾 龚 锐 戴 葵 王志英
2006, 43(12):  2152-2157. 
摘要 ( 329 )   HTML ( 1)   PDF (553KB) ( 472 )  
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提出基于宏单元(macrocell)的异步电路设计流程,由于在流程中尽量与现有的同步电路设计EDA工具兼容,降低了技术难度,提高了开发效率.基于该流程实现了0.35μm工艺条件下的32位异步乘法器.经过与相同工艺条件下,具有相同数据通路结构的同步乘法器比较,异步乘法器的性能与同步乘法器相当,而且面积更小、功耗更低.
全局部分重复计算划分
王轶然, 陈 莉, 冯晓兵, 张兆庆,
2006, 43(12):  2158-2165. 
摘要 ( 425 )   HTML ( 1)   PDF (869KB) ( 357 )  
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并行化编译器常常采用拥有者计算规则来进行计算划分,为了提高性能和可扩展性,后来引入了部分重复计算划分的概念.这是一种针对并行程序节点间局部性的重要优化方法.以前的部分重复计算划分局限于一个循环套的范围,因此新提出了全局部分重复计算划分的问题,给出一个简化的性能模型和一个基于整数线性规划的全局部分重复计算划分框架.实验结果表明,其结果显著优于局限于单个循环套的部分重复计算划分,比以前提出的启发式方法有更好的适应性.
二进制翻译应用级异常处理
唐 锋, 武成岗, 张兆庆, 杨 浩,
2006, 43(12):  2166-2173. 
摘要 ( 425 )   HTML ( 0)   PDF (632KB) ( 584 )  
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二进制翻译可以用于解决遗产代码的迁移问题,也可以实现不同硬件平台之间软件的通用.异常处理是二进制翻译的一个重要方面,如何解决异常处理和二进制翻译效率的矛盾是问题的关键.提出了在库函数包装层面处理主动异常和被动异常的方法,一个算法可以高效处理信号异常,另一个算法使用栈展开技术,得到调用地址用于处理try catch异常.实验结果表明,上述方法能够正确处理异常函数,同时对于普通应用程序加入异常处理机制之后性能并不受影响.
二进制翻译中的库函数处理
杨 浩 唐 锋 谢海斌 武成岗 冯晓兵
2006, 43(12):  2174-2179. 
摘要 ( 409 )   HTML ( 1)   PDF (399KB) ( 615 )  
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在二进制翻译技术中,快速有效地处理系统库函数调用是一个值得研究的课题.基于动静结合二进制翻译技术,提出一种对系统库函数进行分类处理的算法,能够很好地利用动静结合二进制翻译的技术特点和目标机本地的函数调用约定,减少不必要的内存操作,提高源二进制代码在目标机上的执行效率.该算法能够在系统库函数和系统调用之间灵活地切换,并且对于系统库函数有较强的适用性.经过大量的测试验证,在应用该算法后,Digital Bridge Version 2系统不仅能够正确有效地处理系统库函数调用,并且性能有了很大的改善.
纵横多路并行归并算法
王 颖, 李肯立, 李 浪, 李仁发,
2006, 43(12):  2180-2186. 
摘要 ( 524 )   HTML ( 0)   PDF (633KB) ( 476 )  
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基于倾斜与振荡法多路归并排序算法,提出了纵横多路并行归并算法,与已有方法递归应用两路归并过程不同.该算法直接对m×k的矩阵(m,k为任意整数)进行排序,消除了对两路递归过程的依赖,是一种新的多路归并排序算法.通过和倾斜与振荡法多路归并排序算法和高效的任意路并行归并算法的性能分析比较,当3k40时,该算法的时间复杂性低于同类算法.同时,该算法在专用硬件实现的设计复杂性上也具有明显的优势.
基于谐波结构信息的自动音乐标注方法
郑贵滨, 韩纪庆,
2006, 43(12):  2187-2192. 
摘要 ( 617 )   HTML ( 4)   PDF (463KB) ( 537 )  
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根据同类乐器音色相似的特点,提出了一种基于谐波结构信息的自动音乐标注方法.该方法事先提取一类乐器中某一件乐器的谐波结构信息.根据输入信号选择合适的不谐和系数、频率误差系数,结合谐波结构信息构造同类未知乐器的响度谱,然后采用截断完全最小二乘法实现对同类未知乐器音乐的标注.对钢琴音乐的实验证明,该方法不仅能对未知乐器的音乐进行标注,取得较好的性能,还可辨别音符的响度强弱.