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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2006年 第43卷 第4期    出版日期:2006-04-15
论文
网络管理中多agent的半在线调度算法
刘 波 李 伟 罗军舟 卞正皑
2006, 43(4):  571-578. 
摘要 ( 397 )   HTML ( 0)   PDF (477KB) ( 493 )  
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多agent调度算法在基于多agent的网络管理中对任务执行效率起着至关重要的作用.现有的多agent调度算法由于缺乏考虑任务间的依赖关系,使得面对复杂任务系统时会产生大量的网络负载和等待时间.为此,在建立一个适合网络管理任务特点的多agent调度框架的基础上,提出了一种基于任务依赖关系的多agent半在线调度算法.理论分析和测试结果表明,这种半在线调度算法优于已有的全在线调度算法,其性能更接近离线最优调度算法,从而为网络管理任务中多agent的动态调度提供了一种新的途径.
大规模传感器网络随机睡眠调度节能机制
石高涛 廖明宏
2006, 43(4):  579-585. 
摘要 ( 350 )   HTML ( 1)   PDF (418KB) ( 546 )  
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调度冗余节点轮流工作能有效延长网络寿命,然而现有的调度协议需要地理位置信息,引入了额外负载.研究随机睡眠的节点调度机制,给出了4种基于不同信息的随机调度模式并分析比较其性能.结果表明,根据邻居节点信息合理设置节点睡眠概率可以不同程度地减少工作节点个数和保证较高的网络覆盖率.
基于重复博弈的P2P网络信用管理机制的研究
刘 业 杨 鹏
2006, 43(4):  586-593. 
摘要 ( 364 )   HTML ( 0)   PDF (456KB) ( 452 )  
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自组织特性是P2P网络的基本特征之一,管理模式的自组织使得与之相适应的安全模型难以建立.当前基于节点全局信用度模型的分布式算法存在时间复杂度高、报文通信量大等不足,因而对其所能应用的P2P网络的规模存在限制.提出一种基于非合作重复博弈理论的信用管理模型RGTrust,在P2P网络参与节点是理性且自私的假设条件下,从理论和实验两方面说明了应用RGTrust信用模型方案的P2P网络具有良好的稳定性及整体性能的最优性,并且信用计算的时间复杂度及报文通信量远低于其他信用模型.
交互式流媒体代理缓存
刘 威, ChunTung Chou, 程文青, 杜 旭,
2006, 43(4):  594-600. 
摘要 ( 408 )   HTML ( 0)   PDF (464KB) ( 428 )  
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基于代理的流媒体应用中通常假设用户总是从媒体内容的起始部分请求播放.然而,在交互式场景下用户的焦点可能是媒体内容的任意部分.针对交互式流媒体应用,提出了一种基于分段的流行度敏锐(popularity-wise)缓存算法,适用于缓存任意媒体内容流行度分布下的热点部分.仿真结果表明,现有的分段缓存算法的性能随着用户交互强度的增加而显著下降,而流行度敏锐算法在不同的用户请求模式和交互强度下都可以提供较低的用户响应时延和链路占用带宽.
链路约束的分布式网络监测模型
蔡志平 殷建平 刘湘辉 刘 芳 吕绍和
2006, 43(4):  601-606. 
摘要 ( 444 )   HTML ( 0)   PDF (312KB) ( 485 )  
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分布式网络监测系统能够实时有效地收集网络性能数据,但收集过程受到链路延迟和路由跳数的约束.链路约束的分布式网络监测模型研究如何在链路约束下用最小的代价部署整个分布式网络监测系统;链路约束的演化网络监测模型研究在网络演化的情况下,如何用最小的更新代价重新部署监测系统使之满足链路约束.求取这两个模型的最优解的问题都是NP难的.通过指定权函数的形式,两个模型对应的最优化问题能够映射成带权的集合覆盖问题,采用贪婪策略能够得到近似比不超过ln n+1的近似算法,其中n是被监测节点的数目.通过仿真实验还讨论了如何选择恰当的链路延迟约束值.
ERSN: 一种高效鲁棒的超结点对等网络
郑倩冰 彭 伟 卢锡城
2006, 43(4):  607-612. 
摘要 ( 886 )   HTML ( 0)   PDF (321KB) ( 350 )  
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超结点对等网络利用对等结点的异构性解决了低带宽结点带宽瓶颈问题,但目前超结点对等网络的构建协议效率低且网络拓扑鲁棒性弱.提出一种高效鲁棒的超结点对等网络ERSN,采用基于漫步算法的结点采样协议,估计网络需求,构建高效的超结点对等网络,并建立叶结点间的应急连接,增强超结点对等网络的鲁棒性.模拟实验证明,与Gnutella0.6超结点对等网络比较,ERSN网络中负责处理定位请求的结点数目最多减少了76%,并在多个超结点和叶结点同时离开网络的情况下,将文件定位命中率最大提高了36.4%.
基于陷阱策略的音频数字水印新方法
王让定 蒋刚毅 陈金儿 朱 斌
2006, 43(4):  613-620. 
摘要 ( 376 )   HTML ( 0)   PDF (481KB) ( 385 )  
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数字水印已经成为实现多媒体版权保护的一项重要技术.提出在嵌入鲁棒性水印的同时考虑攻击的行为特征,辅以陷阱策略抵制各种攻击.水印以量化音频DCT系数的方式嵌入,在提取时针对攻击的行为特征以不同方式提取水印.算法嵌入的水印为一幅二值图像,能抵制随机裁剪、A/D及D/A转换、低通滤波等去同步型攻击,提取的水印可以直接分辨.与cocktail水印方法相比,所提方法的鲁棒性高,提取水印时不需要原始音频.实验结果说明我们的音频水印方法十分有效.
基于模糊行为分析的移动自组网入侵检测
张晓宁 冯登国
2006, 43(4):  621-626. 
摘要 ( 366 )   HTML ( 0)   PDF (353KB) ( 391 )  
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移动自组网络是一种不需要基础设施的网络.在这种网络中,移动节点是自组织的,并且需要互相提供网络路由服务.自组网络非常容易受到攻击,特别是内部攻击.提出了一个基于模糊行为分析的入侵检测方案,以检测网络内部的路由攻击.利用邻接节点监测,通过分析节点路由行为与路由规范的偏差,发现恶意行为.在数据分析的过程中引入了模糊路由行为分析的方法,大大降低了误报率.仿真实验表明,该方案能有效地检测出路由入侵行为,而将误报率控制在一个较低的水平.
警报聚合分析与数据集测试的应用
钱 俊, 许 超, 史美林,
2006, 43(4):  627-632. 
摘要 ( 419 )   HTML ( 0)   PDF (366KB) ( 393 )  
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入侵检测技术在网络安全防卫体系中变得越来越重要.在实际应用中,为了提高检测率通常采用基于多点的分布式数据采集或基于多引擎的协作式入侵检测,但是伴随而来的是警报数量和误报数量的海量增加,使管理员无法分辨警报的真伪并有效地管理入侵检测系统,从而降低了入侵检测系统的有效性和可用性.提出了一种基于密度的抗噪声时间聚类算法,将警报聚合和关联分析方法运用于分布式多引擎入侵检测场合来解决上述问题.实验采用数据集测试的方法对算法和原型系统进行了测试,并和相关研究工作进行了比较和分析.实验结果表明,系统对于分布式扫描有良好的检测效果,并在检测的实时性能上表现出优势.
基于PCA与ICA特征提取的入侵检测集成分类系统
谷 雨, 徐宗本, 孙 剑, 郑锦辉,
2006, 43(4):  633-638. 
摘要 ( 478 )   HTML ( 2)   PDF (351KB) ( 648 )  
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入侵检测系统不仅要具备良好的入侵检测性能,同时对新的入侵行为要有良好的增量式学习能力.提出了一种入侵检测集成分类系统,将主成分分析(PCA)和独立成分分析(ICA)与增量式支持向量机分类算法相结合构造两个子分类器,采用集成技术对子分类器进行集成.系统利用支持向量集合对已有的入侵知识进行压缩表示,并采用遗传算法自适应地调整集成分类系统的权重.数值实验表明:集成分类系统通过自适应训练权重,综合了两种特征提取子分类器的优点,具有更好的综合性能.
基于CRT的低成本RSA芯片设计
吴 敏 曾晓洋 韩 军 麻永新 吴永一 张国权
2006, 43(4):  639-645. 
摘要 ( 580 )   HTML ( 3)   PDF (475KB) ( 460 )  
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提出了一种基于改进的Montgomery算法和中国剩余定理(CRT)的RSA签名芯片的VLSI实现.由于采用了新颖的调度算法,实现了用576b的模乘单元来完成1152b的RSA模幂运算,从而大大降低了芯片面积;此外,CRT的引入使得整个系统的数据吞吐率与传统的1024b RSA系统相当.实验结果显示:芯片完成一次1024b的模幂运算需要约1.2M个时钟周期,而芯片规模在54K个等效门以下;如果系统时钟频率选取40MHz,系统签名速率可以达到30Kbps.
基于微分模型的改进微粒群算法
崔志华 曾建潮
2006, 43(4):  646-653. 
摘要 ( 457 )   HTML ( 0)   PDF (450KB) ( 1086 )  
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针对基本微粒群算法的微分模型,从解的存在惟一性角度出发,发现最大速度常数虽然能保证解的存在性,但却降低了算法的全局搜索性能.为了提高算法的计算效率,提出了一种不含最大速度常数的微分模型,该模型首先将速度向量与位置向量等同对待,两者同时对空间进行搜索,并讨论了该模型解的稳定性条件,给出了相应的改进微粒群算法,能有效地提高算法效率.仿真结果证明了算法的有效性.
退火期望最大化算法A-EM
齐英剑, 罗四维, 黄雅平, 李爱军, 刘蕴辉,
2006, 43(4):  654-660. 
摘要 ( 495 )   HTML ( 1)   PDF (452KB) ( 504 )  
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使用EM算法训练随机多层前馈网具有低开销、易于实现和全局收敛的特点,在EM算法的基础上提出了一种训练随机多层前馈网络的新方法A-EM. A-EM算法利用热力学系统的最大熵原理计算网络中隐变量的条件概率,借鉴退火过程,引入温度参数,减小了初始参数值对最终结果的影响.该算法既保持了原EM算法的优点,又有利于训练结果收敛到全局极小.从数学角度证明了该算法的收敛性,同时,实验也证明了该算法的正确性和有效性.
基于节点生长k-均值聚类算法的强化学习方法
陈宗海 文 锋 聂建斌 吴晓曙
2006, 43(4):  661-666. 
摘要 ( 762 )   HTML ( 4)   PDF (379KB) ( 592 )  
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处理连续状态强化学习问题,主要方法有两类:参数化的函数逼近和自适应离散划分.在分析了现有对连续状态空间进行自适应划分方法的优缺点的基础上,提出了一种基于节点生长k-均值聚类算法的划分方法,分别给出了在离散动作和连续动作两种情况下该强化学习方法的算法步骤.在离散动作的Mountain-Car问题和连续动作的双积分问题上进行仿真实验.实验结果表明,该方法能够根据状态在连续空间的分布,自动调整划分的精度,实现对于连续状态空间的自适应划分,并学习到最佳策略.
使用BP神经网络缓解协同过滤推荐算法的稀疏性问题
张 锋 常会友
2006, 43(4):  667-672. 
摘要 ( 787 )   HTML ( 4)   PDF (355KB) ( 1286 )  
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推荐质量低是协同过滤推荐技术面临的主要难题之一.数据集的极端稀疏是造成推荐质量低的主要原因之一.常见的降维法和智能Agent法虽然某种程度上能缓解这个问题,但会导致信息损失和适应性等问题.设计了一个新的协同过滤算法,根据用户评分向量交集大小选择候选最近邻居集,采用BP神经网络预测用户对项的评分,减小候选最近邻数据集的稀疏性.该算法避免了降维法和智能Agent法的缺点,而且实验结果表明,该方法能提高预测值的准确度,从而提高协同过滤推荐系统的推荐质量.
基于极大模糊熵原理的模糊产生式规则中的权重获取方法研究
王熙照 安素芳
2006, 43(4):  673-678. 
摘要 ( 324 )   HTML ( 0)   PDF (313KB) ( 401 )  
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模糊产生式规则(IF-THEN规则)是不确定性知识表示的一种最基本的最常用的形式,在模糊规则中引入权重,能增强模糊规则对待分类示例的泛化能力.模糊产生式规则的一项重要研究工作就是权重如何获取.目前常用的权重获取准则是依据于训练精度的提高,这种方法的明显不足就是会引起过度拟合.因此,提出了一种新的基于极大模糊熵原理的权重获取准则.在保证不降低训练精度的前提下,调整权重来极大化训练集的模糊熵,能有效提高测试精度.新的权重获取策略有效解决了过度拟合问题,同时提高了测试精度.
代数三角混合的样条曲线
陈文喻 汪国昭
2006, 43(4):  679-687. 
摘要 ( 299 )   HTML ( 0)   PDF (599KB) ( 493 )  
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B样条曲线能对多项式参数曲线提供有效的控制,但是它不能表示一些超越曲线,因此,很多文献提供了新的模型来构造曲线,但是这些模型要么只能表示低阶曲线,要么不能表示圆的渐开线和圆锥螺线.对此,在空间Ω\-k=span{cost,sint,tcost,tsint,1,t,t\+2,…,t\+\{k-1\}}(k≥5)中构造一类曲线,称为节点序列T上的代数三角混合的k阶样条曲线(代数三角样条曲线),该类曲线具有很多与B样条曲线类似的性质,利用这些性质可以通过嵌入新节点对曲线进行逼近,并且可以精确表示圆锥螺线、圆的渐开线等超越曲线.
基于Metaball的曲面约束变形模型及应用
李凌丰 谭建荣 陈远朋
2006, 43(4):  688-694. 
摘要 ( 386 )   HTML ( 2)   PDF (535KB) ( 360 )  
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结合曲面变形技术和Metaball原理,提出了基于Metaball的曲面约束变形模型,将Metaball的势函数表达曲面变形的约束,用它去作用于待变形曲面,通过调整Metaball势函数的约束中心、作用半径、偏移等参数控制曲面的预期变形效果,利用骨架卷积获得平坦光滑的曲面.讨论了约束关系、单个约束的影响、控制约束的相互影响等问题,并举例说明了这个模型的机理和应用.
一种基于新量化方案的形状自适应整数小波编码算法
宋传鸣, 王相海,
2006, 43(4):  695-701. 
摘要 ( 379 )   HTML ( 1)   PDF (405KB) ( 342 )  
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首先提出了基于提升方案的形状自适应整数小波变换算法,然后对整数小波同第一代小波的变换系数分布特性的差异进行了详细的分析.针对整数小波变换系数幅值动态变化范围小,而传统EZW中阈值区间相对较大,不利于形成零树结构的不足,提出了基于奇数平方的阈值选取方法.并在此基础上,提出一种基于二分法的量化逼近方案,与传统的基于位平面的量化方法相比,该方案能用更少的比特来完全重构一个系数.最后,提出了基于整数小波变换和新的量化方案的形状自适应EZW编码算法.实验结果表明,阈值选取方法是合理的,而基于二分法的量化逼近方案是有效的.在相同码率下,与传统阈值选取和量化方案相比,该方法重构图像的峰值信噪比要高出0.5~2dB.
基于统计地形特征的纹理检索方法
许存禄, 陈雁秋, 卢汉清,
2006, 43(4):  702-707. 
摘要 ( 459 )   HTML ( 0)   PDF (392KB) ( 458 )  
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提出了一种利用图像函数图的信息来进行纹理描述的方法.图像函数图在三维空间中所形成的曲面形状看起来像地形地貌.提出的方法被称为统计地形特征,它首先用一个可变水平平面去切割图像函数的图可得到一些实体,然后从这些实体的几何和拓扑属性推导出4条特征曲线来描述纹理特征.在Brodatz和VisTex纹理集上的比较实验结果表明,统计地形特征的检索性能高于多维度自回归纹理模型、统计几何特征和离散小波变换等方法.
基于松弛因子改进FastICA算法的遥感图像分类方法
王小敏 曾生根 夏德深
2006, 43(4):  708-715. 
摘要 ( 535 )   HTML ( 0)   PDF (585KB) ( 372 )  
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多波段遥感图像反映了不同地物的光谱特征,其分类是遥感应用的基础.独立分量分析算法利用信号的高阶统计信息,去除了遥感图像各个波段之间的相关性,获得的波段图像是相互独立的.然而独立分量分析算法计算量太大,影响了其在多波段遥感图像分类上的应用. M-FastICA算法可以改善FastICA算法的性能,减少计算量,但是同FastICA算法一样,其收敛依赖于初始权值的选择.在M-FastICA算法中引入松弛因子,使算法可以实现大范围的收敛.应用BP神经网络对独立分量分析算法预处理后的图像进行自动分类,其分类精度比原始遥感图像的精度高,并且3种独立分量分析算法的最终分类性能相当.
国际化标准框架下蒙文操作系统的设计
芮建武 吴 健 孙玉芳
2006, 43(4):  716-721. 
摘要 ( 383 )   HTML ( 0)   PDF (342KB) ( 390 )  
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蒙文操作系统实现较为复杂的原因在于两个方面:①传统蒙文采用自顶向下竖写、每列从左向右排列的书写方式;②蒙文字符在不同文本上下文中采用变化相当复杂的显现字形.基于操作系统国际化体系结构,从蒙文字符集、蒙文字符的变形显现、蒙文文本的垂直显示、蒙文独特的图形用户界面等多个方面阐述了传统蒙文操作系统实现中面临的难点和技术方案;简要介绍了基于Qt/KDE桌面系统的实现;最后提出了蒙文操作系统实现仍需要解决的问题.
静态实时中间件的优先级映射问题
王保进, 李明树, 王志刚,
2006, 43(4):  722-728. 
摘要 ( 403 )   HTML ( 2)   PDF (403KB) ( 357 )  
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使用截止期单调(DM)调度算法和分布式优先级冲顶资源访问控制协议(DPCP)的实时CORBA系统中,当节点的本地优先级个数不足时,必须将多个全局优先级映射成一个本地优先级.这需要:①判定映射后任务可调度性的充分必要条件;②减少时间复杂度的映射算法.为此,推导出判定条件,确定了DGPM映射算法.该算法在保证系统可调度的前提下分配任务,或者证明映射后系统不可调度.证明了DGPM算法能调度其他直序列优先级映射算法可调度的任务和GCS集合.判定条件和算法在实际项目中得到了应用.
一种IA-64架构下的大规模流媒体服务器缓存调度算法
余宏亮, 陈 婧, 李 毅, 郑纬民,
2006, 43(4):  729-737. 
摘要 ( 385 )   HTML ( 1)   PDF (497KB) ( 447 )  
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在大规模流媒体服务中,缓存管理是非常关键的问题.特别是随着IA-64架构的出现,物理内存的大小可大大得到增加,缓存管理策略正变得越来越重要.目前已经有很多缓存管理算法,其中间隔缓存策略通常被认为是比较有效的一个.但是以往的各种基于间隔的算法大多没有考虑媒体对象的流行程度,致使缓存的利用率受到了影响.通过对媒体对象的流行程度的特点进行研究,并考虑到利用IA-64系统中的大内存的思想,提出了一种基于流行程度的间隔缓存策略.同时,为了分析该算法的性能,引入了一个算法的性能分析模型.分析结果显示该算法比传统的间隔缓存策略具有更好的性能.
一种新的Java存储模型L-JMM
吴俊敏 陈国良
2006, 43(4):  738-743. 
摘要 ( 499 )   HTML ( 1)   PDF (292KB) ( 368 )  
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Java存储模型是Java语言和Java虚拟机研究中的核心关键部分,目前Java语言规范中的存储模型不能保证Java技术所必需的语义特性,而且不利于Java虚拟机的性能优化.提出了一种新的Java存储模型,该模型取消了规范中Java存储模型中对存储密致性的要求,保证了Location一致性;同时根据Java语义的要求,对Java语言中不同类型的变量详细规定了多线程存储操作的行为规则.该模型不仅能保证Java程序的正确性,同时能有效提高Java程序的运行效率.最后通过仿真实验验证了该存储模型的关键特性.
基于记录缓冲的低功耗指令Cache方案
马志强 季振洲 胡铭曾
2006, 43(4):  744-751. 
摘要 ( 375 )   HTML ( 1)   PDF (567KB) ( 366 )  
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现代微处理器大多采用片上Cache来缓解主存储器与中央处理器(CPU)之间速度的巨大差异,但Cache也成为处理器功耗的主要来源,尤其是其中大部分功耗来自于指令Cache. 采用缓冲器可以过滤掉大部分的指令Cache访问,从而降低功耗,但仍存在相当程度不必要的存储体访问,据此提出了一种基于记录缓冲的低功耗指令Cache结构RBC. 通过记录缓冲器和对存储体的改造,RBC能够过滤大部分不必要的存储体访问,有效地降低了Cache的功耗.对10个SPEC2000标准测试程序的仿真结果表明,与传统基于缓冲器的Cache结构相比,在仅牺牲6.01%处理器性能和3.75%面积的基础上,该方案可以节省24.33%的指令Cache功耗.
基于TTA的嵌入式ASIP设计
岳 虹 沈 立 戴 葵 王志英
2006, 43(4):  752-758. 
摘要 ( 360 )   HTML ( 0)   PDF (361KB) ( 400 )  
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在嵌入式微处理器设计中,采用ASIP(application specific instruction processor)处理器设计方法,可以在满足功能和性能要求的同时,缩短嵌入式微处理器产品的研制时间.当前ASIP处理器设计方法还面临着许多问题,如体系结构优化、软件代码的可重定向编译等,这些都阻碍了ASIP处理器设计方法的广泛应用.因此,提出了一种基于传输触发体系结构(transport triggered architecture,TTA)的嵌入式ASIP设计方法,对其设计关键技术进行了详细的讨论,并通过两个目标应用的ASIP微处理器设计实例说明了该方法可以有效解决上述问题,快速开发出满足目标应用程序要求的嵌入式处理器.