生存能力技术及其实现案例研究

生存能力技术谋求增强系统在面临攻击、失效等灾难情况下仍能继续提供服务的能力。本文提出了以多样化分布式动态备份技术和主动漂移机制为手段，以被保护目标的机动性和隐蔽性为目的的生存能力技术模型。提出了多样化体系理论及其实现案例，基于该理论设计并实现了自适应TOM方法。最后通过模拟和测试探讨了生存能力的评价方法，并验证了本文的结果。     

防范路由劫持的协同监测方法

路由劫持是当前Internet域间路由系统（BGP）所面临的最严重的安全威胁之一,但目前仍缺乏有效的防护手段.将自治系统（autonomous system,简称AS）基于BGP路由信息自我发现路由劫持的概率定义为对路由劫持的免疫能力,对该免疫能力进行了建模,并给出了AS自我免疫的充分条件和必要条件以及该免疫能力的上界.实验结果发现,80%以上的AS对路由劫持完全没有免疫能力,仅不超过0.26%的AS具有大于85%的免疫能力.对AS免疫过程的进一步分析,揭示了造成AS免疫能力低下的提供商栅栏现象——提供商优先选择客户路由,从而阻止了劫持路由向被劫持者的传播.为了克服提供商栅栏,提高AS的免疫能力,设计了协同监测机制,并提出了一种计算复杂度较低的启发式协同邻居选取策略.该机制无需修改BGP协议,可增量部署.实验结果表明,仅与25个自治系统进行协同,就可以将对路由劫持的免疫能力提高到高于95%的水平.     

域间IP欺骗防御服务增强机制

IP地址真实性验证成为构建可信网络的基础,基于源-目的标识(密钥)的自治域级IP欺骗过滤和基于源标识(公钥)的端系统级IP认证均采用了端-端方式试图解决IP欺骗.端-端认证方式实现简单,但却忽略了IP欺骗报文对中间网络的泛洪攻击,防御效果差.提出面向IP欺骗防御联盟成员的域间IP欺骗防御服务增强机制——ESP(enhanced spoofing prevention).ESP引入开放的路由器协同机制,提供了源-目的路径中ESP节点信息通告和协同标记的框架.基于源标识IP欺骗防御,ESP融入了路径标识,不仅减小了源标识冲突概率,而且混合型标识支持了ESP节点根据报文标识提前过滤IP欺骗报文.基于BGP(border gateway protocol),提出前缀p-安全节点的概念和检测理论,有效控制了源标识传播范围,减小了ESP节点的标记和过滤开销.ESP继承了基于标识的防御机制的可部分部署性,能够很好地支持动态路由和非对称路由.应用Routeview提供的RIB(routing information base)进行评估,ESP增强了IP欺骗防御服务的能力,而且能够提前过滤IP欺骗报文.     

Hunter:一种指令集体系结构无关的二进制级动态测试用例生成技术

动态测试用例生成技术是一类新兴的软件测试技术。由于使用该类技术无需任何人工干预,也无需验证人员具备任何专业知识,同时该类技术能够无误地发现程序错误,越来越多的研究者采用该技术查找预发布的二进制级软件错误。然而,已有的该类技术及其实现系统不具有可重定向性,只能处理面向某种特定指令集体系结构(ISA)的二进制代码,进行测试用例的生成与查错。本文提出了一种全新的指令集体系结构无关的二进制级动态测试用例生成技术,以及实现该技术的系统Hunter。与已有的动态测试用例生成技术不同,Hunter具有极强的可重定向性,可对任何指令集体系结构的二进制代码进行查错,定向地为其生成指向不同执行路径的测试用例。Hunter定义了一套元指令集体系结构(MetaISA),将在二进制代码执行过程中收集到的所有执行信息映射为MetaISA,并对生成的MetaISA序列进行符号化执行、约束收集、约束求解以及测试用例生成,从而使整个过程与ISA无关。我们实现了Hunter,将其重定向至32位x86、PowerPC和Sparc ISA,并使用该系统为6个含有已知错误的测试程序查错。实验结果表明,由于MetaISA的引入,只需很小的开销,Hunter系统即可容易且有效地重定向至不同的ISA,并且Hunter能够有效地发现面向32位x86、PowerPC和Sparc ISA编写的二进制应用中隐藏极深的错误。     

虚拟计算环境中的覆盖网技术

互联网资源的成长、自治和多样等特性给资源的有效聚合带来了巨大挑战.通过覆盖网动态组织互联网资源并支持资源的高效搜索,是虚拟计算环境中资源按需聚合的重要途径之一.文中概述了虚拟计算环境中覆盖网技术的研究进展.针对互联网资源的成长性和自治性等特点,阐述了基于Kautz图的高效覆盖网拓扑构造方法,进而给出了适用于任意正则图的通用覆盖网拓扑构造方法;针对互联网资源的多样性等特点,提出了支持分组的覆盖网拓扑构造方法;在此基础上,阐述了基于覆盖网的高效区间搜索技术,并对覆盖网拓扑的优化方法及其它复杂搜索技术进行探讨.     

集群上软件事务内存的层次化冲突检测

大多数事务内存研究都在多核处理器上进行,只有少数研究针对集群计算环境。现有的集群事务内存性能较差,因为事务内存的运行需要进行大量的远程内存访问,而集群的内存分布性使得远程内存访问的性能较差。事务内存运行中的冲突检测是进行远程内存访问最多的操作。我们提出了一种层次化的冲突检测方法,将其分为两个步骤进行,这种层次化的策略可以使集群上的软件事务内存获得高性能。     

一种面向大规模P2P系统的快速搜索算法

提出一种面向大规模P2P系统的概率搜索小组(probabilistic search team,简称PST)算法.各节点首先发布本节点的资源共享信息,并基于分布式丢弃Bloom Filter技术(distributed discarding bloom filter,简称DDBF)对从其他节点收到的信息进行保存和转发PST算法把RW算法中漫步者的概念扩充为搜索小组通过聚合各小组在搜索过程中获得的资源信息,PST算法实现了多个小组之间相互协同的并行搜索.分析模拟结果表明,PST算法在保持低定位开销的同时取得了较好的定位性能.     

数据网格中服务质量感知的副本放置方法

可靠的服务质量是数据网格应用的关键因素之一.服务质量感知的副本放置问题在传统模型中加入个体服务质量约束,可满足QoS严格的数据网格应用需求.针对现有副本放置算法不支持多属性约束、可扩展性不高等缺点,提出一种基于矩阵操作加速的3阶段副本放置算法TP-GABMAC算法,并引入副本环处理副本更新和一致性维护问题.分析和实验表明,TP-GABMAC算法具有稳定性好和可扩展性强的特点,在多种网络拓扑、访问模式和负载条件下均能获得合理的副本策略.     

虚拟计算环境中的DHT拓扑构建技术研究综述

基于互联网的虚拟计算环境(iVCE)是一种新型网络计算平台.互联网资源的成长性、自治性和多样性等自然特性给iVCE中的资源共享带来巨大的挑战.DHT覆盖网(简称DHT)具有可扩展、延迟低、可靠性高等优点,是iVCE实现资源有效共享的重要途径之一.拓扑构建是DHT的基础性关键技术,实现了DHT的动态维护与消息路由等基本功能.本文首先概述传统DHT的拓扑构建技术,主要包括各种典型DHT的动态维护机制与消息路由算法、支持复杂查询的DHT索引构建技术,以及支持管理域匹配的DHT分组构建技术等;进而针对互联网资源的特点,综述在iVCE中DHT拓扑构建技术的最新研究进展.本文在最后对DHT拓扑构建技术的未来发展方向进行探讨.     

域间IP欺骗防御服务增强机制

IP地址真实性验证成为构建可信网络的基础,基于源-目的标识(密钥)的自治域级IP欺骗过滤和基于源标识(公钥)的端系统级IP认证均采用了端-端方式试图解决IP欺骗.端-端认证方式实现简单,但却忽略了IP欺骗报文对中间网络的泛洪攻击,防御效果差.提出面向IP欺骗防御联盟成员的域间IP欺骗防御服务增强机制——ESP(enhanced spoofing prevention).ESP引入开放的路由器协同机制,提供了源-目的路径中ESP节点信息通告和协同标记的框架.基于源标识IP欺骗防御,ESP融入了路径标识,不仅减小了源标识冲突概率,而且混合型标识支持了ESP节点根据报文标识提前过滤IP欺骗报文.基于BGP(border gateway protocol),提出前缀p-安全节点的概念和检测理论,有效控制了源标识传播范围,减小了ESP节点的标记和过滤开销.ESP继承了基于标识的防御机制的可部分部署性,能够很好地支持动态路由和非对称路由.应用Routeview提供的RIB(routing information base)进行评估,ESP增强了IP欺骗防御服务的能力,而且能够提前过滤IP欺骗报文.