网络流量模拟方法研究进展

流量模拟包括包层次模拟、流层次模拟和混合模拟.包层次模拟粒度小、精度高、计算量大,流层次模拟采用高层抽象以提高模拟效率,但粒度较粗,精度较差,在网络动态性大时,"连锁反应"导致模拟效率下降.混合模拟在模拟精度和模拟效率间进行折衷,一种是将需要关注的部分采用包层次模拟,其它部分采用流层次模拟,另一种是进行离散变量短时间间隔的连续化,两类方法均不能完全消除"连锁反应"的影响.提出了包层次和聚集控制的混合模拟方法,降低了"连锁反应"的影响,实现了聚集TCP流的模拟.     

真实感固流交互动画的统一物质点法模拟

固流交互模拟是基于物理的流体模拟技术的重要研究内容,其中如何解决非穿透 和滑移接触是难点。为此,提出一种真实感固流交互动画的统一物质点法模拟方法。首先,给 出一种基于物质点法的快速微可压缩流体模拟方法,并在统一背景欧拉网格上对固体和流体动 量方程进行求解;其次,检测固流接触区域并在其上构建局部多重背景网格,给出一种动量守 恒保持的速度修正方法对固体和流体各自网格结点进行速度修正,从而实现固流交互的非穿透 和滑移接触效果模拟。实验结果表明,该方法可以模拟稳定、真实的固流交互动画,适用于计 算机图形学和虚拟现实领域中的真实感模拟应用。     

一种自负载降速率包列可用带宽测量算法

基于自负载周期流技术,提出一种采用降速率包列的可用带宽测量方法SLDRT(self-loading decreasing rate train),并全面分析了该算法在多跳网络、突发性背景流的环境下的性能.SLDRT采用单条包列即可实现对可用带宽的高速测量,具备单次采样、准确测量的特性,可通过调整递减因子等参数,提高测量精度,降低测量负载.理论分析和不同背景流场景下的实验结果表明:在多跳、突发性背景流下,SLDRT具有较强的健壮性;与pathChirp,Pathload算法相比,不仅测量精度优良,而且大量缩短了测量时间,减轻了因测量而引入的额外负载.     

双向流水槽模拟潮汐的控制软件设计与实现

在双向流水槽中模拟潮汐是研究海岸灾害防护的重要手段之一,而潮汐模拟过程中,系统控制软件的性能决定仿真精度.利用双向流水槽结合尾门和双向水泵控制的模拟潮汐控制软件可实现对水位和流速精确控制.首先由下位机获取检测仪器采集的水位和流速数据,并进行非线性校正处理;然后上位机通过自适应水位水流控制算法求得控制量、发出控制指令调节现场尾门和双向水泵状态,从而生成模拟潮汐.实验通过对周期为48小时的不规则潮汐进行模拟,得到水位和流速的误差均小于5%.结果表明该控制软件具有高精度和稳定性,可满足科研需求.     

NCTUns：一种新的网络模拟技术

NCTUns是由台湾交通大学研制的一种网络模拟与仿真软件。与NS2等常用的网络模拟软件相比较,NCTUns具有实验结果更逼真可信,能直接使用现有的一些网络软件从而减少设计实验环境的工作量等优点。分析了NCTUns网络模拟器的工作原理与仿真机制,介绍了模拟器的主要组成部分,然后详细阐述了NCTUns在设计和实现时采用的一些新的网络模拟技术和手段,最后在NCTUns中实验用户自己的模拟对象。     

网络混合仿真及其在NS-2下的实现

将流仿真与数据包仿真结合的混合仿真可以同时利用两种仿真技术的优势。该文在Vishal Misra的流模型的基础上提出了混合仿真模型的实现框架。在仿真模型基础上,基于数据包仿真工具NS-2实现了混合仿真。在混合模型仿真实现中,对需要包级网络性能参数的子网采用包仿真技术,其余部分采用流仿真,在得到具体包级信息的同时,大大改善了仿真效率。混合模型实现的关键在于解决包仿真和流仿真间的接口问题,文中给出了解决接口问题的具体方法。该文设计了一组试验对该混合模型进行验证,仿真结果表明模型既可以准确捕获TCP流的动态特性,又可以提高整个网络的仿真效率。     

基于时隙的多重冗余流指纹模型

随着互联网的日益广泛应用,各种网络安全问题频频暴露,以“打补丁”形式为主的安全增强模式难以有效防范日益增长的安全风险,网络安全领域研究者认为未来互联网体系架构应当将安全作为一种基本属性,实现网络架构对安全的内生支持。为了支持内生安全的数据可信,在流水印/流指纹机制的研究基础之上,设计实现了一种基于时隙的多重冗余流指纹模型。该模型使用3个时隙间隔,通过对指定时隙内的数据包进行延迟等操作,可在相邻比特操作不产生冲突的情况下实现指纹嵌入,并且引入冗余编码来提高指纹健壮性,同时考虑到网络中抖动或攻击者的恶意扰乱等行为,将延迟干扰、垃圾数据包干扰以及丢包干扰对模型的影响进行了理论分析,结果表明在给定网络流中数据的包分布时,随着冗余位的增加,指纹模型的鲁棒性明显提高。为了减少时间和空间消耗,提高数据包操作的效率和精度,基于内核设计和实现流指纹原型系统,并对其效率和鲁棒性进行评估,实验表明该模型具有很高的鲁棒性。最后,展示了所提模型的应用场景,基于该流指纹功能模型,能有效检测中间人攻击,预防网络身份欺骗。     

NCTUns：一种新的网络模拟技术

NCTUns是由台湾交通大学研制的一种网络模拟与仿真软件.与NS2等常用的网络模拟软件相比较,NCTUns具有实验结果更逼真可信,能直接使用现有的一些网络软件从而减少设计实验环境的工作量等优点.分析了NCTUns网络模拟器的工作原理与仿真机制,介绍了模拟器的主要组成部分,然后详细阐述了NCTUns在设计和实现时采用的一些新的网络模拟技术和手段,最后在NCTUns中实验用户自己的模拟对象.     

基于日志的网络背景流量模拟仿真

入侵检测系统（IDS）的开发与评估需要一个仿真的网络环境，网络流量模拟仿真技术是其中关键技术之一．在详细分析了网络流量的模拟仿真技术及其相关软件基础上，设计并实现了一种基于日志的网络背景流量模拟仿真软件，解决了入侵检测系统测试中的攻击类型定义和背景流量问题，并使用谊软件模拟真实的网络环境对入侵检测系统进行测试分析，实验结果表明，基于日志的网络背景流量仿真软件能够在日志信息的基础上以不同速度动态回放网络流量仿真数据，并能够对日志数据进行修改．增加了对入侵检测系统测试的灵活性．     

一种自适应的高精度可用带宽测量算法

针对现有可用带宽测量技术在突发背景流及多跳链路下测量精度较低的问题,提出了一种自适应的高精度可用带宽测量算法FPU-ABM(Five-Packet-Unit for Available Bandwidth Measurement);该算法采用五包结构构成探测单元,结合TTL值设置,分别测量瓶颈链路前后的探测包间隔,提高了在多跳链路下带宽测量精度;算法根据反馈包的间隔自适应地调整探测速率,加快了测量速度且减小了探测流对网络的入侵度,增强了算法的适应性;仿真表明,在多跳链路下TFP-ABM算法的测量精度可达到10%以内,相比现有算法,TFP-ABM响应速度快、测量精度高、适应性好。     

Efficient 2D Simulation on Moving 3D Surfaces

We present a method to simulate fluid flow on evolving surfaces, e.g., an oil film on a water surface. Given an animated surface (e.g., extracted from a particle-based fluid simulation) in three-dimensional space, we add a second simulation on this base animation. In general, we solve a partial differential equation (PDE) on a level set surface obtained from the animated input surface. The properties of the input surface are transferred to a sparse volume data structure that is then used for the simulation. We introduce one-way coupling strategies from input properties to our simulation and we add conservation of mass and momentum to existing methods that solve a PDE in a narrow-band using the Closest Point Method. In this way, we efficiently compute high-resolution 2D simulations on coarse input surfaces. Our approach helps visual effects creators easily integrate a workflow to simulate material flow on evolving surfaces into their existing production pipeline.     

NLFDS一体化仿真软件包开发研究

计及大气扰动ＮＬＦＤＳ一体化实时仿真技术及其图视化智能化是近年来系统仿真领域的发展方向之一，本文给出一个工程研究型的ＮＬＦＤＳ一体化仿真软件包，验证了可行性，表明软件包具有一体化多功能，数学模型库较完备，飞机货台动画显示及智能决策，实时非实时仿真，通用性好，易扩充开发，仿真精度高，用户界面友好等特点，是一个可行的多层次，多任务高效率综合研究和验证ＮＬＦＤＳ特性的仿真工具。     

基于概率查询算法的P2P仿真平台实现研究

随着P2P网络技术的广泛应用,运用仿真技术来模拟研究P2P网络的运行,已经成为分析研究P2P网络的重要方法。该文实现了一种基于概率查询算法的P2P网络仿真系统。实验表明,运用概率查询算法的仿真系统在查找效率上大大优于传统的洪泛查找方法。     

量子计算模拟及优化方法综述

在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研究量子优越性和量子算法的有效途径。然而,随着量子比特数的增加,模拟所需的计算机资源呈指数增长。因此,研究大规模量子计算模拟在保证计算准确度、精度及效率的情况下减少模拟所需资源具有重要意义。从量子比特、量子门、量子线路、量子操作系统等方面展开,阐述量子计算的基本原理和背景知识。同时总结基于经典计算机的量子计算模拟基本方法,分析不同方法的设计思路和优缺点,列举目前常见的量子计算模拟器。在此基础上,针对量子计算模拟的通信开销问题,从节点拆分和通信优化2个方面出发,讨论基于超级计算机集群的量子计算模拟优化方法。     

MPM simulation of interacting fluids and solids

The material point method (MPM) has attracted increasing attention from the graphics community, as it combines the strengths of both particle‐ and grid‐based solvers. Like the smoothed particle hydrodynamics (SPH) scheme, MPM uses particles to discretize the simulation domain and represent the fundamental unknowns. This makes it insensitive to geometric and topological changes, and readily parallelizable on a GPU. Like grid‐based solvers, MPM uses a background mesh for calculating spatial derivatives, providing more accurate and more stable results than a purely particle‐based scheme. MPM has been very successful in simulating both fluid flow and solid deformation, but less so in dealing with multiple fluids and solids, where the dynamic fluid‐solid interaction poses a major challenge. To address this shortcoming of MPM, we propose a new set of mathematical and computational schemes which enable efficient and robust fluid‐solid interaction within the MPM framework. These versatile schemes support simulation of both multiphase flow and fully‐coupled solid‐fluid systems. A series of examples is presented to demonstrate their capabilities and performance in the presence of various interacting fluids and solids, including multiphase flow, fluid‐solid interaction, and dissolution.     

需求激增下交通管理策略仿真分析方法

大型活动时需求激增易引起交通拥挤。本文提出用于评价拥挤应对策略的仿真分析方法。该方法采用宏观交通仿真技术,模拟网络交通流演化过程,分析拥挤成因,以便提出应对策略并验证其有效性。采用GANFreSP仿真系统对一算例路网进行仿真,刻画拥挤发生、传播和消散的过程,并模拟交通系统管理和交通需求管理的拥堵应对策略,给出了路网全局交通状态快照图、交通状态时变轨迹图等可视化结果,及路网总体性能指标。仿真案例表明了该方法在交通控制与管理中的有用性和辅助决策作用。     

流体动力学问题的计算机仿真

本文介绍一个流体动力学的格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ并行仿真模型。我们用该模型仿真了流体动力学中的几个典型流体现象，利用计算机可视化技术该模型可动态显示流体的演化过程，可以很方便的用于分析各种流体力学现象。     

流-固交互及可变形体破裂的真实感模拟

为了模拟流体与动态环境的相互作用,提出一种流-固交互及可变形体破裂的真实感建模与绘制的算法.该算法使用光滑粒子流体动力学(SPH)与有限单元法(FEM)分别对流体与变形固体进行建模;再根据流-固交互作用的特点,给出一种快速分离液体表面粒子与固体表面网格的交互方法,并采用虚节点的流-固耦合模型模拟了液-固相互作用力.文中算法可用于多个流-固交互破裂的现象,如水管崩裂、水冲堤坝等.     

非Markov系统的可靠性仿真

在进行非Markov系统的可靠性仿真时,为获得准确的状态转移时间抽样,提出剩余分布的近似抽样(ASRD)方法,利用多个均匀分布拟合一般形式的剩余分布,通过拟合参数d调整抽样精度和抽样效率。在此基础上,提出基于强制转移(FT)策略的ASRD(FT-ASRD)仿真方法。多个算例结果表明,当5≤d≤10时,FT-ASRD相对于常规仿真方法具有更高的效率,而且仿真结果的相对误差较小。     

Simulation and interaction of fluid dynamics

In the fluid simulation, the fluids and their surroundings may greatly change properties such as shape and temperature simultaneously, and different surroundings would characterize different interactions, which would change the shape and motion of the fluids in different ways. On the other hand, interactions among fluid mixtures of different kinds would generate more comprehensive behavior. To investigate the interaction behavior in physically based simulation of fluids, it is of importance to build physically correct models to represent the varying interactions between fluids and the environments, as well as interactions among the mixtures. In this paper, we will make a simple review of the interactions, and focus on those most interesting to us, and model them with various physical solutions. In particular, more detail will be given on the simulation of miscible and immiscible binary mixtures. In some of the methods, it is advantageous to be taken with the graphics processing unit (GPU) to achieve real-time computation for middle-scale simulation.