高速網(wǎng)絡測量的普適在線壓縮統(tǒng)計理論與方法結題摘要

互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過不斷地進化，已經(jīng)發(fā)展成為承載各種業(yè)務的全球通信基礎設施，其形式也由于移動、異構、高帶寬以及新型業(yè)務的發(fā)展而變得日益復雜。無論是將網(wǎng)絡測量用于新業(yè)務特性的認知，還是對新網(wǎng)絡和新業(yè)務的管理控制，網(wǎng)絡測量都將是未來互聯(lián)網(wǎng)最基礎的功能組件，為網(wǎng)絡及其各種應用的管理、優(yōu)化與控制提供有效的支撐。本課題發(fā)表論文32篇，其中SCI檢索10篇，計算機學會推薦A類國際會議3篇，IEEE期刊4篇。主要研究成果包括：1) 研究自適應的非線性采樣中的參數(shù)調整的問題，提出了一種參數(shù)自調整的算法，當計數(shù)器溢出時，該算法能夠將參數(shù)放大到一個均衡點并進行歸一化。實驗結果表明，在內存開銷相同的條件下，帶有參數(shù)自調整算法的非線性采樣方法對于實際流量，帕累托分布和指數(shù)分布的流量的統(tǒng)計精確度分別提高了近89倍，70倍和370倍。2) 研究利用SRAM開展高速業(yè)務量統(tǒng)計的機制，提出了DIScount Counting（DISCO）方法。在相同的存儲開銷下，該方法和相關的工作相比，具有更好的精確度。同時，存儲開銷隨著流量大小的增長次線性地增長，使得計數(shù)器具有很好的可擴展性。使用網(wǎng)絡處理器IXP2850的1個微處理引擎和96Kb的存儲代價可以達到11.1Gbps的吞吐率，吞吐率隨著微處理引擎數(shù)目的增大（不超過4個時）以接近線性的方式增長。3) 研究BGP測量探針的有效部署問題，以此來減小BGP測量系統(tǒng)的開銷。證明了VP選擇問題是NP完全問題，并提出了相應的近似算法來求解該問題。通過實驗驗證，只要110個VP足夠觀察到原來需要438個VP才能觀察到的信息。另外，利用不同時期的數(shù)據(jù)運用VP選擇算法，發(fā)現(xiàn)性能是穩(wěn)定的。4) 通過網(wǎng)絡測量手段研究了兩種潛在的域間路由的多樣性，即鄰居AS間關系松弛轉變和與同在一個IXP的其他AS建立BGP會話兩種方式下的潛在路由，這兩種潛在路由多樣性可以被用來恢復路徑失效之后路由。利用迄今為止見諸文獻中最完整的AS網(wǎng)絡拓撲來進行這兩種潛在路由多樣性的評價，在不同的互聯(lián)網(wǎng)失效模型下，大約40％至80％的失效源/目的AS之間的路徑可以得到恢復。5) 提出的SACK2算法有效地解決了SYN洪泛檢測面臨的多項挑戰(zhàn)，包括：消除因攻擊者偽造各種控制包而導致的漏判、區(qū)分端口掃描、快速報告攻擊的開始和結束、以及報告遭受攻擊的IP和端口對等。 2100433B

網(wǎng)絡測量為網(wǎng)絡和各種應用的管理、優(yōu)化和控制提供有效支撐，是下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必備要求。隨著網(wǎng)絡線速和業(yè)務流數(shù)目的增加，物理存儲器件在容量和速度方面的限制成為網(wǎng)絡測量的巨大挑戰(zhàn)，本課題研究網(wǎng)絡測量當前迫切需要解決的基礎性科學問題，探索高速網(wǎng)絡測量數(shù)據(jù)的普適在線壓縮統(tǒng)計理論與方法，通過數(shù)學模型抽象和實驗驗證的手段，采用理論求證、軟件仿真和實驗床搭建等方法，力圖從三個方面尋求對現(xiàn)有網(wǎng)絡測量技術的突破和創(chuàng)新：1)在保證測量精度的前提下在線壓縮測量信息，滿足至少20 Gbps鏈路的測量數(shù)據(jù)的實時更新和查詢；2)從理論上提供一種相對普遍適用于各種網(wǎng)絡測量統(tǒng)計量特點的在線壓縮方法，滿足不同統(tǒng)計量的測量要求；3)通過自適應調整測量時間間隔進一步降低測量信息傳輸?shù)膸捳加?。本項目研究的高速網(wǎng)絡測量的普適在線壓縮統(tǒng)計理論與方法對下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，尤其是對高速網(wǎng)絡測量的實現(xiàn)具有重要的理論意義和應用前景。

普適氣體常數(shù)R是物理學的基本參數(shù)之一，它的重要性不言而喻。普適氣體常數(shù)的確定方法主要有三種：1. 通過測量氣體密度和壓力的方法確定；2. 通過黑體輻射公式用斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)確定；3. 用聲學干涉法通過測量單原子氣體音速確定。2100433B

信息的交互和共享是項目信息管理的重要內容，也是實現(xiàn)協(xié)同施工的基礎。普適計算能提供強大的實時交互能力，建筑信息模型（BIM）被認為是實現(xiàn)信息共享的有效工具之一。本研究將普適計算和BIM結合，探索實現(xiàn)協(xié)同施工過程中動態(tài)信息交互和共享的方法，在此基礎上研究協(xié)同施工控制和決策理論與方法。首先，對普適計算環(huán)境下協(xié)同施工方法進行分析，確定協(xié)同施工對信息的處理規(guī)則和原理。其次，對基于BIM的施工信息模型建立方法進行研究，借助上下文感知技術，建立不同類型的施工上下文信息模型。再次，采用離散動態(tài)事件系統(tǒng)理論構建基于事件模型的施工信息獲取機制，采用BIM技術對施工信息進行表達。最后，在上下文信息處理的基礎上構建基于規(guī)則的施工過程控制模型，采用粗糙集理論根據(jù)上下文信息進行管理決策。本研究符合建筑業(yè)信息化發(fā)展趨勢，有助于促進新技術新方法在施工管理中的應用，有助于施工管理理論與方法的創(chuàng)新，具有重要的理論和實踐意義。

普適計算（Ubiquitous computing（ubicomp）、pervasive computing），又稱普存計算、普及計算、遍布式計算、泛在計算，是一個強調和環(huán)境融為一體的計算概念，而計算機本身則從人們的視線里消失。在普適計算的模式下，人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。

普適計算是一個涉及研究范圍很廣的課題，包括分布式計算、移動計算、人機交互、人工智能、嵌入式系統(tǒng)、感知網(wǎng)絡以及信息融合等多方面技術的融合。普適計算在教育中的應用項目：（1）清華大學smart class項目、（2）臺灣淡江大學的硬件SCORM項目、（3）MIT的Oxygen項目。

普適計算的促進者希望嵌入到環(huán)境或日常工具中去的計算能夠使人更自然的和計算機交互。而普適計算的顯著目標之一則是使得計算機設備可以感知周圍的環(huán)境變化，從而根據(jù)環(huán)境的變化做出自動的基于用戶需要或者設定的行為。比如手機感知用戶正在開會這個環(huán)境而自動切換為靜音模式，并且自動答復來電者"主人正在開會"。這意味著普適計算不用去為了使用計算機而去尋找一臺計算機。無論走到哪里，無論什么時間，都可以根據(jù)需要獲得計算能力。熱興的物聯(lián)網(wǎng)技術或許能看做普適計算的一個雛形。 2100433B