• 2011年第22卷第zk2期文章目次
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    • 一种利用物理内存搜索硬件虚拟化Rootkit 的检测方法

      2011, 22(zk2):1-8.

      摘要 (3102) HTML (0) PDF 660.82 K (5218) 评论 (0) 收藏

      摘要:硬件虚拟化Rootkit(hardware virtualization-based Rootkit,简称HVBR)是近几年出现的新型恶意程序,相比传统Rootkit 具有更强的隐藏性,难以被有效地检测出来.分析了HVBR 的隐藏原理和运行机制,针对HVBR能够绕过直接内存扫描的隐藏特性,提出了一种基于物理内存搜索的检测方法.该方法通过修改页表项PTE 遍历物理内存,通过比较HVBR 的固有特征进行检测和定位.实验结果表明,该方法具有较好的可靠性和检测效率.

    • 针对移动代理数据完整性保护协议的一种攻击

      2011, 22(zk2):9-16.

      摘要 (3045) HTML (0) PDF 523.44 K (3632) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对自由漫游移动代理数据完整性协议的攻击构造问题,使用已提出的数据完整性定义和形式化规约方法,研究了移动代理数据完整性保护协议合谋攻击构造方法,提出了一种针对Cheng-Wei 协议的新型概率攻击方法,该攻击在存在两个合谋攻击节点的情况下,能够在一定概率上形成对数据的截断攻击.该攻击方法对目前采用证据链进行数据完整性保护的移动代理数据完整性保护协议都有效.

    • 一种基于包序重排的流水印技术

      2011, 22(zk2):17-26.

      摘要 (3103) HTML (0) PDF 614.63 K (4655) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前流水印载体局限于包载荷、流速率和包时间3 种.然而,基于包载荷的流水印技术与具体应用层协议有关,难以处理加密流量,且易被检测和过滤;基于流速率和基于包时间的流水印技术难以从根本上抵御时间扰乱,且存在易被检测、水印容量小等问题.采用包序作为流水印载体,提出一种基于包序重排的新型流水印技术PROFW.将纠错码理论引入到水印信息编码中,大大提高了PROFW 技术的鲁棒性,并引入概率调制思想,将包序重排程度控制在正常范围内,保证了PROFW 技术的隐蔽性.测试结果表明,PROFW 技术在保证隐蔽性的前提下,对于自然产生和主动引入的时间干扰和包乱序具有较强的鲁棒性.与当前典型流水印技术相比,PROFW 技术不但在应对时间扰乱和包乱序时的鲁棒性更强,而且提高了水印容量.

    • 一种面向语义互操作性的服务聚合方法

      2011, 22(zk2):27-40.

      摘要 (3388) HTML (0) PDF 753.76 K (4563) 评论 (0) 收藏

      摘要:在现代面向服务的软件工程(SOSE)时代中,需要面向用户需求从语义互操作层次实现服务的聚合组织来满足用户的个性化多样化需求.首先提出一种通过服务本体引导服务进行聚类的方法,对服务实现功能性聚类形成不同的服务类簇,这样在很大程度上可以降低服务查找空间,提高服务发现效率.在此基础上,从服务执行能力和服务间信息交互两个方面对各服务类簇实现语义互操作层次的组织,探讨了互操作双方满足语义互操作的充分必要能力和互操作类型等问题,使用户可以高效地查找到满足需求的相关联服务.给出了相应的聚类和服务查找算法,最后通过实验和实际案例研究验证所提出方法的可行性和有效性.

    • 基于情境感知事件的主动服务发现方法

      2011, 22(zk2):41-51.

      摘要 (3955) HTML (0) PDF 703.00 K (4807) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着服务计算和物联网技术的发展,应用软件系统可以根据情境信息主动地为用户发现和提供服务.与传统的服务发现相比,主动服务发现的服务需求未知.系统需要根据采集的情境信息分析顾客服务需求,然后选择恰当的服务并加以提供.为此,提出一种基于情境感知事件的主动服务发现方法.首先,将感知的情境信息变化定义为情境事件,通过事件驱动图的方式定义情境事件之间的驱动关系;其次,对已有服务记录进行挖掘,通过事件-服务FP-TREE 描述服务与事件的关联关系;然后,在二者的基础上,根据当前感知的情境事件给出一种服务发现算法.实验结果表明,与现有广播式主动服务方法相比,该方法具有更高的查准率.

    • 基于本体的服务推荐及其衡量标准

      2011, 22(zk2):52-62.

      摘要 (3358) HTML (0) PDF 828.25 K (4646) 评论 (0) 收藏

      摘要:Web 服务正逐渐成为下一代基于Web 的应用程序开发的核心.随着服务质量的提高和数量的增加,如何按照个性化需求推荐合适的服务成为一个亟急需解决的问题.现有的服务推荐方法关注的是如何根据用户的需求推荐服务,至于被推荐的服务如何,能否满足用户潜在的需求等问题没有进一步处理;另外,在服务推荐结果列表中,没有衡量标准来区分相关度高低的服务.为了解决上述问题,分析了服务的隶属度函数,提出了一种推荐服务的衡量标准.利用动态规划思想,提出了一种基于本体的服务推荐方法.在服务推荐的结果中,隶属度作为衡量指标在服务推荐结果中区分相关度高低的服务.在备选的推荐服务列表中,只有相关度高的服务推荐给用户,非相关度高的服务不会推荐给用户.验证结果显示,推荐的服务是有效的和准确的.

    • ASBS 的反射Petri 网性能建模方法

      2011, 22(zk2):63-79.

      摘要 (3024) HTML (0) PDF 1.14 M (3711) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着SOA 技术在大规模分布式系统中的广泛应用,基于服务的软件系统(service-based software system,简称SBS)已成为软件工程领域关注的热点.为了处理服务动态性给SBS 带来的影响,基于服务的自适应软件系统(adaptive service-based software system,简称ASBS)通过对系统的监测以及动态调整,为SBS 扩展了自适应能力,从而保证系统QoS 等方面的需求得到满足.从ASBS 的性能角度出发,定义了ASBS 的结构描述,并提出了基于反射Petri 网的ASBS 性能分析模型,介绍了性能模型的构建方法以及模型的分析方法,对ASBS 性能分析进行了探索.

    • 拼接式交互桌面上的标记设计与识别

      2011, 22(zk2):80-88.

      摘要 (3282) HTML (0) PDF 842.20 K (4477) 评论 (0) 收藏

      摘要:为超大幅面拼接式交互桌面设计实现了标记识别系统.标记是一种图形编码,为实物交互提供信息标记.设计标记识别系统受到包括最小识别尺寸、低精度的长度识别、交叠区面积等条件的约束.提出的标记uMarker,具有尺寸小、编码容量大的特点,与著名的reacTIVision 的小型标记相比,标记面积缩小75.7%,数量增多16.7%.标记识别系统通过图像处理的方式对uMarker 进行识别,在同时识别数量、识别效率和识别速度方面性能优越,并解决了uMarker 的引入导致的误识别和反复识别问题.uMarker 可以提供实物的位置、方向和分类信息,扩展了桌面的实物交互能力.

    • 非负稀疏局部线性编码

      2011, 22(zk2):89-95.

      摘要 (3066) HTML (0) PDF 840.39 K (5723) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对视觉词袋模型中的特征量化问题,提出一种非负稀疏局部线性编码方法.它能够有效地改善局部特征编码性能,提高图像非线性特征的区分能力.其核心思想是,利用非负稀疏表示技术选择与待编码局部特征处于同一线性空间中的近邻点,然后以这些近邻点作为局部坐标系对当前局部特征进行线性编码.实验结果表明,该局部特征编码方法显著优于现有的特征编码方法,有效地提高了图像非线性特征的区分能力,更有利于图像分类 任务.

    • 智能家庭中物理实体搜索系统

      2011, 22(zk2):96-104.

      摘要 (3553) HTML (0) PDF 591.50 K (3935) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着老年人年龄的不断增长,其记忆力也会不断地下降,找不到物品的现象时而发生.提出一个用于智能家庭中搜索物品的系统,类似于Web 搜索引擎,能够为用户返回所搜索物品的相关信息.系统采用UWB 设备进行物品定位,利用智能家庭中的各种感知设备获取用户当前情境信息,结合用户的搜索输入,获取用户的搜索意图,进而为其提供智能搜索服务.

    • 普适计算中基于集合的上下文建模和操作

      2011, 22(zk2):105-119.

      摘要 (3011) HTML (0) PDF 1.21 M (4241) 评论 (0) 收藏

      摘要:上下文感知是普适计算的最主要特征之一.现今关于上下文相关的形式化工作主要集中在两个方面:上下文表示以及系统行为建模;而在关于如何刻画上下文时间特性以及如何对上下文进行操作这方面的形式化工作却很少.提出一套基于集合的用于描述上下文及其操作的形式化模型.在该模型中,上下文被定义为一系列上下文条目(context entry)所组成的集合;在此基础之上,引入一系列上下文操作(operation),通过对这些操作的组合,可以依据应用的不同需求来描述相应的上下文处理流程和逻辑.此外,还给出了一个参考实现,以验证该模型的可用性.

    • 一种移动环境下的用户模型

      2011, 22(zk2):120-128.

      摘要 (4609) HTML (0) PDF 601.71 K (4543) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过用户模型来指导应用程序的用户界面设计,在智能用户界面的研究中占有重要的地位.当前基于移动设备及移动操作系统的应用程序数量迅速增加,却没有合适的用户模型来指导用户界面的设计与开发.基于此,将智能手机等移动设备的各种软硬件功能及参数综合考虑,以活动理论为基础,给出了一个移动环境下的用户模型——Uniform Mobile User Model (UM2),从模型的静态结构及动态的构建方法两方面对用户模型进行了阐述;并且详细描述了模型构建过程中使用的基于改进VSM 的推理算法;最后通过示例应用及实验初步验证了模型的可行性.该项工作对移动环境下智能用户界面的设计和开发提供模型指导,并可提高人们使用移动设备的效率.

    • TaskShadow-V:基于虚拟化的跨移动设备用户任务迁移

      2011, 22(zk2):129-136.

      摘要 (3040) HTML (0) PDF 975.40 K (3675) 评论 (0) 收藏

      摘要:“一人多机”模式的兴起和用户在物理环境之间的移动需求,为任务迁移带来了多方面的挑战,如连续性、透明性、异构性、普遍性等.提出了基于虚拟化的“虚拟用户空间”概念,建立了基于虚拟用户空间的任务迁移框架TaskShadow-V 来应对这些挑战.虚拟用户空间保证了用户任务的连续性和跨移动终端的迁移能力.同时,提出基于情境的智能迁移决策机制来保证任务迁移过程的透明性,其以虚拟用户空间为粒度来管理用户任务的迁移,并根据当前情境信息自动地做出迁移决策.通过若干迁移实验,验证了所提出的迁移框架的有效性.

    • 基于蓝牙动态特征的移动情境感知

      2011, 22(zk2):137-146.

      摘要 (3044) HTML (0) PDF 671.23 K (4701) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的情境感知系统多基于定位技术,以识别出重要的地点,但无法直观地描述用户所处的动态语义情境.提出了一种仅仅基于环境中动态蓝牙信息即可对情境进行准确感知的方法,即通过观察周围蓝牙设备的出现规律,提取多维动态特性,用以建立短时情境分类模型,并进一步将此模型运用到分析连续蓝牙轨迹,推断真实生活中的长时语义情境.针对实际环境中的6 种典型情境的实验,其结果表明,仅基于动态蓝牙信息,提取的动态情景特征能够有效体现各类移动情景特点,且情景决策树模型对于短时情景的平均识别准确率可达86.8%,优于传统的其他几种模型方法.同时,基于短时情景的识别结果,综合推断出用户所处的长时间情境,其正确率可达92%.

    • 空间事件的检测及优化策略

      2011, 22(zk2):147-156.

      摘要 (3504) HTML (0) PDF 1.57 M (4231) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前,各种基于位置的应用,如用户动态位置提醒服务,商家基于位置的促销服务等不断出现,应用前景广泛.这些应用的关键是空间事件的检测.采用发布/订阅中间件检测空间事件,给出了空间事件检测的基本方法,并且针对一元位置订阅,给出了相应的事件检测优化策略,即为提升空间事件的处理速度,挖掘了事件发生区域之间的关系,为其建立多级索引,另一方面,利用客户端的处理能力,构造并维护安全区域,通过在客户端过滤事件,减轻了服务器的事件检测负载.通过实验展示了采用上述加速策略的系统在若干应用场景中的性能和开销,实验数据显示,上述加速策略能够有效地加速空间事件的检测.

    • 数万核上复杂应用程序的性能测试与分析

      2011, 22(zk2):157-162.

      摘要 (3093) HTML (0) PDF 577.50 K (4176) 评论 (0) 收藏

      摘要:面向数万核大规模计算,JASMIN 框架在使能技术和数值算法上进行了发展和完善,推出了新版本.新版JASMIN 框架保持编程接口兼容,无需用户修改程序,可直接提升已有程序的并行可扩展能力.为考察应用程序在JASMIN 框架支撑下的并行可扩展能力,在天河一号A 超级计算机的数万核上测试和分析了5 个复杂应用程序的并行性能.这些程序是激光聚变、材料科学、高功率微波研究中最具典型代表性的高性能计算需求.结果表明,4 个应用程序可扩展到42000 核,并行效率均在60%以上;3 个应用程序可进一步扩展到84000 核,并行效率均在45%以上.

    • 基于OpenCL 的归约算法优化

      2011, 22(zk2):163-171.

      摘要 (3138) HTML (0) PDF 534.17 K (5444) 评论 (0) 收藏

      摘要:归约算法在科学计算和图像等领域有着广泛应用,系统研究了在OpenCL 框架下,归约算法在GPU 上的跨平台性能优化.已有研究工作一般只侧重单个硬件架构,基于OpenCL 从向量化、片上存储体冲突、线程组织方式和指令选择优化等多个优化角度系统考察了不同优化方法在GPU 硬件平台的影响.具体以minMax 函数为例,对每种优化方法进行了详细的性能分析,并给出了提高性能的原因.在AMD GPU 和NVIDIA GPU 平台分别测试的结果表明,优化后的算法在两个平台上都能实现很好的性能加速.在AMD ATI Radeon HD 5850 平台上,Int 和Float 类型数据带宽利用最高达到了实测带宽的89%.在NVIDIA GPU Tesla C2050 平台上,性能也达到了CUDA 版本的相应函数性能的1.3~1.9 倍.

    • 基于GPU 应用于大规模星模拟器的灰度弥散模型

      2011, 22(zk2):172-181.

      摘要 (2896) HTML (0) PDF 666.85 K (3865) 评论 (0) 收藏

      摘要:灰度弥散模型被广泛应用于模拟星模拟器的成像过程.在实际问题域中,该模型需要巨大的计算能力以完成繁重的数值计算,而目前图形处理单元(GPU)已经发展成为一种有效的数值处理平台,对于计算密集型模拟具有很好的加速能力.设计并实现了GPU 平台下,基于统一计算架构(CUDA)的并行灰度模型,可应用于大规模星模拟器的快速灰度模拟.首先分析了该模型具有的双重并行特性,并采用CUDA 模型模拟其良好的数据并行特征.为了便于对比研究,设计了两类模拟器:一类是串行模拟器作为基准模拟器;另一类是基于CUDA 的并行模拟器.同时,在并行策略、模型以及GPU 实现层面分别给出不同的优化方法以有效提高并行效率.最后,设计对应于双重并行粒度的两类测试基准,以评估并行模拟器的性能.数据分析表明,CUDA 并行模拟器取得良好的性能提升,同时也给出了该模拟器中存在的一些限制.

    • 支持复杂负载模型的互连网络性能模拟研究

      2011, 22(zk2):182-191.

      摘要 (2902) HTML (0) PDF 857.50 K (4403) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模并行计算机系统互连网络的设计对并行程序执行效率有重要影响,当前千万亿次计算机系统拥有上万个节点,给互连网络的性能带来新的挑战.然而,目前互连网络性能研究大多考虑消息目的地均匀分布等简单负载模型,这与真实并行应用的网络负载存在较大差异.首先,在简单负载模型的基础上,增加考虑局部通信、热点通信等因素,研究更接近真实网络负载特性的复杂负载模型.其次,基于此前对互连网络建立的数学模型,扩展了一个微片级网络模拟器,以支持模拟复杂负载模型;最后,通过大量模拟实验比较了Torus 和Fat Tree 网络在各种复杂负载模型下的性能,并以3D FFT 算法的2D 任务分解为例,模拟互连网络的消息延迟.模拟实验的数据和分析,给大规模并行计算机互连网络的设计、提升并行程序执行效率提供了帮助.

    • MPMD 程序CCSM3 的负载均衡分析

      2011, 22(zk2):192-198.

      摘要 (3340) HTML (0) PDF 582.86 K (4050) 评论 (0) 收藏

      摘要:MPI 消息传递的MPMD并行计算模型非常复杂,通常由一组SPMD程序和耦合器组成.这种MPMD计算模型在气候科学计算中十分常见,因此有效的性能分析工具和方法对于开发人员具有非常实际的意义.以MPMD程序CCSM3 为例,着重分析了MPMD 程序与SPMD 程序最显著的区别——耦合器上的性能事件,以耦合器为中心,去发现和定位不同的子程序之间的负载均衡问题,将复杂的MPMD 程序的进程间关系简化为SPMD 程序的交互及SPMD 程序内部的负载均衡问题,从而帮助开发人员和性能调试人员更准确地发现程序中的负载不均衡现象,对程序的设置或者算法进行优化和改进.

    • 基于NInO 模型的大规模计算系统功耗控制

      2011, 22(zk2):199-207.

      摘要 (2647) HTML (0) PDF 738.43 K (3563) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着规模和计算密度的不断提升,大规模计算系统面临严峻的功耗危机,控制最大功耗是系统功耗管理的一个重要目标.针对大规模计算系统,引入超标功耗持续率ΔP×T 作为功耗控制的评价标准,提出面向机群系统的最大功耗控制模型NInO,并基于NInO 模型设计了两个功耗控制示范算法NInO-P 和NInO-ΔP.最后,对所提出的基于NInO 模型的各项技术进行综合测评与验证.

    • OpenBLAS:龙芯3A CPU 的高性能BLAS 库

      2011, 22(zk2):208-216.

      摘要 (4099) HTML (0) PDF 538.02 K (6114) 评论 (0) 收藏

      摘要:BLAS 是科学计算中最基础的数学库之一,各CPU 厂商都推出了针对各自CPU 的优化BLAS 库.龙芯CPU 是中国科学院计算技术研究所自主研制的通用CPU,目前已推出了龙芯3 号系列.介绍了基于GotoBLAS2-1.13 BSD 版的开源项目OpenBLAS,针对龙芯3A CPU 的优化工作.在BLAS 3 级函数的单线程优化上,运用了分块,手工核心汇编,使用龙芯3A 扩展指令、汇编指令重排等技术.BLAS 3 级函数平均性能高于GotoBLAS 和ATLAS75%和17%.其中,双精度函数高于GotoBLAS 和ATLAS 103%和36%.在BLAS 3 级函数并行化方面,采用数据缓冲区交错布局等技术,减少多线程对共享L2 Cache 的争抢.OpenBLAS BLAS 3 级函数的4 线程并行加速比达到3.47.4线程BLAS 3 级函数平均性能高于GotoBLAS 和ATLAS 69%和34%,其中,双精度函数高于GotoBLAS 和ATLAS89%和55%.

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