基于遗传算法的时间敏感网络调度方法

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作者 陆以勤 黄成海 +3 位作者 陈嘉睿 王海瀚 覃健诚 方婷 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-12,共12页

随着网络技术的进步,车载网、工业物联网以及5G超高可靠低时延通信(uRLLC)等应用都需要时间敏感网络(TSN)来保证超低延时的确定性数据传输。TSN流量调度需要快速且精确的调度算法,现有的精确式求解方法复杂度高,在大规模联合调度时无法... 随着网络技术的进步,车载网、工业物联网以及5G超高可靠低时延通信(uRLLC)等应用都需要时间敏感网络(TSN)来保证超低延时的确定性数据传输。TSN流量调度需要快速且精确的调度算法,现有的精确式求解方法复杂度高,在大规模联合调度时无法满足实时性。文中设计了一种性能更优的路由优化遗传算法(Routing-GA),结合路由和流量调度约束,能通过优化路由来提高调度算法求解效率,为链路负载均衡调度提供服务。该策略增加了调度的求解空间以及求解灵活性,具备元启发式算法的快速求近最优解特点,能够简单有效地处理大规模TSN路由约束联合调度问题。Routing-GA以时间敏感流最小端到端时延作为优化目标,联合考虑路由和TSN约束,并针对TSN传输问题特性提供一种低复杂度、高效率和高拓展性的遗传算法编码方式。此外,为了提高调度算法的性能,提出针对路由长度及链路负载均衡进行优化的交叉变异机制。实验结果表明所实现的Routing-GA能有效减少端到端时延,显著提高求解质量,进化率可以达到24.42%,平均只需要传统遗传算法(GA)迭代运行时间的12%,从而有效提高了算法的求解性能,满足TSN调度的约束要求。 展开更多

关键词 时间敏感网络 遗传算法 联合调度优化策略 链路负载均衡

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基于类梅森数的物联网密钥交换快速取模算法

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作者 覃健诚 钟宇 +3 位作者 程喆 黄成海 陆以勤 潘伟锵 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期24-35,共12页

为适应物联网加密传输中大量轻型传感器节点运算性能和能源有限的特点,解决传感器运行RSA(Rivest-Shamir-Adleman)、DHM(Diffie-Hellman-Merkle)、Elgamal等公钥基础设施(PKI)加密算法所面临的运算速度、功耗等瓶颈问题,并简化相应的硬... 为适应物联网加密传输中大量轻型传感器节点运算性能和能源有限的特点,解决传感器运行RSA(Rivest-Shamir-Adleman)、DHM(Diffie-Hellman-Merkle)、Elgamal等公钥基础设施(PKI)加密算法所面临的运算速度、功耗等瓶颈问题,并简化相应的硬件加密电路逻辑设计,文中提出了一种基于类梅森数的密钥交换快速取模算法(CZ-Mod算法)。CZ-Mod算法利用梅森数的数学特性,使关键的mod(取模)运算的时间复杂度降至O(n)。首先,提出了一种以类梅森数为模数的快速取模运算mod1,使复杂的mod运算变成简单的二进制移位相加运算;其次,提出了一种以任意近似类梅森数的正整数为模数的快速取模运算mod2,在简化mod运算的同时扩大模数的取值范围;然后,对mod1、mod2运算作逻辑电路设计,以简化mod运算的硬件电路;最后,将以上工作应用到物联网节点的密钥交换中,以降低计算的复杂度,提高PKI加密算法的速度。实验测试结果表明:采用CZ-Mod算法的DHM密钥交换速度可达到常规算法的2.5~4倍;CZ-Mod算法精简,适合做物联网传感器的硬件电路设计。 展开更多

关键词 网络安全 传感器密码 梅森数 加密运算电路

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面向时间敏感网络的安全感知调度方法 被引量：1

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作者 陆以勤 谢文静 +4 位作者 王海瀚 陈卓星 程喆 潘伟锵 覃健诚 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1-12,共12页

时间敏感网络(TSN)中信息的真实性是系统的关键安全要素,然而直接引入传统安全认证机制会导致系统可调度性和实时性大幅降低。现有的方法仍存在适用场景少、资源消耗高等问题。针对这些问题,文中提出了一种面向TSN的安全感知调度方法。... 时间敏感网络(TSN)中信息的真实性是系统的关键安全要素,然而直接引入传统安全认证机制会导致系统可调度性和实时性大幅降低。现有的方法仍存在适用场景少、资源消耗高等问题。针对这些问题,文中提出了一种面向TSN的安全感知调度方法。首先基于TSN流量特性设计了一种时间有效的一次性签名安全机制,为消息提供高效的组播源认证;然后提出相应的安全模型对该机制进行评估,描述安全机制对任务和流量的影响;最后对提出的安全感知调度方法进行数学建模,在传统调度约束的基础上,增加了安全机制相关的约束,同时以最小化应用端到端时延为优化目标,使用约束规划进行求解。仿真实验结果表明:改进的一次性签名机制的引入可以有效保护TSN中关键信息的真实性,且对调度的影响有限;在多个基于真实工业场景生成的不同规模测试用例中,产生的应用端到端时延平均仅增加13.3%,带宽消耗平均仅增加5.8%;与其他同类型方法相比,文中方法的带宽消耗更低,更加适用于有严格带宽限制的TSN。 展开更多

关键词 时间敏感网络 安全性 调度 约束规划

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TSN中基于链路负载均衡的AVB流量带宽分配方法

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作者 陆以勤 熊欣 +2 位作者 王猛 覃健诚 潘伟锵 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-9,共9页

时间敏感网络(TSN)作为新一代以太网技术,因其能够保障时间敏感流量的低延迟和低抖动传输而在工业控制、车载网等领域发挥着越来越重要的作用。基于信用的整形(CBS)技术作为TSN关键整形技术之一,通过预留带宽保障了音视频桥接(AVB)流量... 时间敏感网络(TSN)作为新一代以太网技术,因其能够保障时间敏感流量的低延迟和低抖动传输而在工业控制、车载网等领域发挥着越来越重要的作用。基于信用的整形(CBS)技术作为TSN关键整形技术之一,通过预留带宽保障了音视频桥接(AVB)流量的确定性传输。现有基于网络演算的带宽分配方法基本上未考虑路由对AVB流量可调度性的影响,并且在网络规模较大时带宽分配结果差且求解时间长,因此,文中提出了一种基于链路负载均衡的AVB流量带宽分配方法:首先采用链路负载均衡的路由算法为每一条AVB流量计算最优路径;然后基于流量路径和网络演算分析了各交换机出端口流量的到达曲线和服务曲线,从而获得各端口流量的最坏转发时延;最后建立了带宽分配的优化目标及约束,采用启发式算法对带宽分配进行求解,并在求解过程中对带宽参数配置进行了优化。实验结果表明,与现有基于网络演算的带宽分配方法相比,基于链路负载均衡的AVB流量带宽分配方法可以使AVB流量的可调度性提升15~45个百分点,优化参数配置可以使带宽求解速度提升1倍以上且得到更优的带宽分配结果,能够很好地应对大规模动态变化的TSN网络。 展开更多

关键词 时间敏感网络 基于信用的整形 网络演算 负载均衡路由 带宽分配

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教育云的实现技术及其理论基础 被引量：3

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作者 覃健诚 陆以勤 钟宇 《教育信息技术》 2013年第5期10-14,共5页

随着云计算在信息技术领域的迅速发展，教育行业的信息化基础设施开始向云平台过渡。如何研发出适合行业特点的教育云成为现实的问题。本文介绍了一套典型的教育云实现技术，命名为“慧眼云”技术，并介绍了相关的理论基础，“慧眼云”... 随着云计算在信息技术领域的迅速发展，教育行业的信息化基础设施开始向云平台过渡。如何研发出适合行业特点的教育云成为现实的问题。本文介绍了一套典型的教育云实现技术，命名为“慧眼云”技术，并介绍了相关的理论基础，“慧眼云”技术采用双层虚拟网络架构（支撑层／业务层），在扩展性、灵活性、安全性、高效性等方面都有优异的表现。同时，该技术及相关理论具有实际可操作性，并已成功在广东地区试点应用，取得满意的效果。 展开更多

关键词 教育云 双层虚拟网络 虚拟化计算 慧眼云

原文传递

SDN拓扑攻击及其防御 被引量：2

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作者 陆以勤 毛中书 +3 位作者 程喆 覃健诚 金冬子 潘伟锵 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期114-122,共9页

为保护软件定义网络(SDN)中控制器的视图安全,特别是在网络链路状态变化环境中的全局视图完整性,提出一种SDN拓扑攻击防御机制——PolicyTopo。该机制引入信息熵理论构建模型验证网络链路延时变化,同时定义数据设备端口的安全性,在防御... 为保护软件定义网络(SDN)中控制器的视图安全,特别是在网络链路状态变化环境中的全局视图完整性,提出一种SDN拓扑攻击防御机制——PolicyTopo。该机制引入信息熵理论构建模型验证网络链路延时变化,同时定义数据设备端口的安全性,在防御传统拓扑攻击的同时进一步解决了网络状态变化下拓扑攻击的防御问题。在虚拟环境和物理实验台上分别布署PolicyTopo并基于Floodlight控制器进行攻防测试,结果表明,PolicyTopo能动态有效保护网络状态变化中拓扑完整性,提高网络全局视图安全性。与同类主流防御机制比较结果表明,该机制减少大量网络资源开销,增强网络安全性、灵活性以及可扩展性。 展开更多

关键词 软件定义网络 网络安全 SDN控制器 拓扑攻击

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基于交互式连接图注意力网络的知识图谱补全方法 被引量：1

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作者 陆以勤 潘周双 +2 位作者 张洋 覃健诚 黄方 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期13-19,共7页

知识图谱为许多智能信息服务应用提供了底层支持,包括智能搜索、公共安全、金融、医疗等领域,但现有的知识图谱通常是不完整的,知识图谱补全已经成为亟需解决的问题。现有的知识图谱补全方法忽略了邻居节点以及关系所富含的重要信息,往... 知识图谱为许多智能信息服务应用提供了底层支持,包括智能搜索、公共安全、金融、医疗等领域,但现有的知识图谱通常是不完整的,知识图谱补全已经成为亟需解决的问题。现有的知识图谱补全方法忽略了邻居节点以及关系所富含的重要信息,往往只是简单地将邻居节点和关系拼接起来,忽略了不同关系和邻居节点对于节点有着不同的重要性。为此,文中提出了一种基于交互式连接图注意力网络的知识图谱补全方法(ICGAT)。该方法首先通过寻找两跳邻居节点,挖掘出潜在可能的关系,扩充每个节点的三元组;然后将每个三元组中的关系与节点的特征融合,并且采用节点与邻居节点交互式连接的方法,用4个空间向量来表示交互式连接的关系;最后将交互式连接的向量输入图注意力网络,得到关系和邻居节点对该节点的权重,以此说明其重要性。为了有效地表示一对多、多对多等复杂关系的三元组,该方法使用RotatE模型作为预训练模型。在链接预测任务中的实验结果表明,ICGAT方法在WN18RR和FB15k-237数据集中的平均排名(MR)和排名前10命中率(HR@10)均有一定的提升,说明ICGAT能够提高链接预测任务的准确性。 展开更多

关键词 知识图谱 图注意力网络 图神经网络 交互式连接

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网络学习空间人人通:教育信息化应用的未来 被引量：7

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作者 彭雪庄 覃健诚 +1 位作者 张新怀 李开明 《教育信息技术》 2013年第10期3-8,共6页

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》的颁布和实施，我国教育信息化建设掀起了新的高潮。未来几年教育信息化工作的重点是实现“三通”（宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通），构建两个平台（教育资源公共服... 《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》的颁布和实施，我国教育信息化建设掀起了新的高潮。未来几年教育信息化工作的重点是实现“三通”（宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通），构建两个平台（教育资源公共服务平台、教育管理公共服务平台），即“三通两平台”。其中，国家对网络学习空间的规模化应用的要求凸显了信息化环境下教与学的关注，教育部副部长杜占元曾指出：“宽带网络校校通”是基础， 展开更多

关键词 教育信息化建设 宽带网络 学习空间 应用 公共服务平台 教育资源 信息化工作 教育管理

原文传递

虚拟机无人值守自动监护系统研究 被引量：2

9

作者 张智军 覃健诚 《科技创新导报》 2011年第10期8-9,共2页

为改善计算机网络的安全可靠性,本文研究了虚拟化计算环境下的无人值守自动监护系统,命名为Phoenix系统。Phoenix系统采用双层网络架构,其业务层具有虚拟机集群,其中的结点可以互相监护。当Phoenix系统中的虚拟机结点出现故障时,能够自... 为改善计算机网络的安全可靠性,本文研究了虚拟化计算环境下的无人值守自动监护系统,命名为Phoenix系统。Phoenix系统采用双层网络架构,其业务层具有虚拟机集群,其中的结点可以互相监护。当Phoenix系统中的虚拟机结点出现故障时,能够自动还原、重启,这是通过支撑层的真实设备来实现的。实践结果证明,Phoenix系统能有效减轻网络维护人员的工作量,提高系统的可靠性。 展开更多

关键词 虚拟机集群 无人值守系统 自动监护

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区域教育云的设计与实现 被引量：3

10

作者 黄国洪 覃健诚 麦丽华 《教育信息技术》 2013年第5期14-17,共4页

目前，我国大部分农村地区的教育信息化发展存在着资金、人才和资源匮乏的状况。如何运用城市教育信息化发展的先发优势，为后发的农村地区教育信息化发展提供支持，实现优质教育资源共建共享，城乡教育均衡发展，是一个急待解决的问题... 目前，我国大部分农村地区的教育信息化发展存在着资金、人才和资源匮乏的状况。如何运用城市教育信息化发展的先发优势，为后发的农村地区教育信息化发展提供支持，实现优质教育资源共建共享，城乡教育均衡发展，是一个急待解决的问题。而云计算技术的出现，对于建立一个统一开放灵活的区域教育云平台有着重要的现实意义。本文结合欠发达地区教育信息化发展的实际，提出了区域教育云的设计理念、方案和实施办法。 展开更多

关键词 云计算 教育云 技术实现

原文传递

基于改进AHP-FCE模型的多指标拟态表决算法 被引量：3

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作者 陆以勤 黄俊贤 +1 位作者 程喆 覃健诚 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期8-13,共6页

为了提高拟态防御中表决的准确性,提出了一种基于改进层次分析-模糊综合评价(AHP-FCE)模型的多指标拟态表决算法.针对传统AHP-FCE模型中判断矩阵一致性检验的缺点,对判断矩阵的构造方法进行了改进,构造具有一致性的判断矩阵,无须一致性... 为了提高拟态防御中表决的准确性,提出了一种基于改进层次分析-模糊综合评价(AHP-FCE)模型的多指标拟态表决算法.针对传统AHP-FCE模型中判断矩阵一致性检验的缺点,对判断矩阵的构造方法进行了改进,构造具有一致性的判断矩阵,无须一致性校验和调整.基于该改进模型,综合分析了拟态表决中的一致度、历史置信度、异构度指标,将拟态表决转化为模糊评价过程.仿真结果表明,与一致表决相比,该算法能有效提高表决的正确率,提升拟态系统的整体安全性能. 展开更多

关键词 拟态防御 改进层次分析-模糊综合评价模型 多指标 表决算法

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