互联网软件的可信机理

通过分析互联网软件的可信内涵及互联网应用的基本特征，指出：一方面，在开放、动态的互联网环境下，软件的身份可信、能力可信都面临新的问题和挑战；另一方面，基于自主协同运行模式的新型网络应用需要对软件群体行为进行有效约束，以保障其行为可信．在此基础上，给出了一种面向互联网虚拟计算环境（iVCE）的互联网软件可信概念模型，并提出集身份可信、能力可信和行为可信为一体的网络软件可信保证体系，并以跨域的授权管理机制、高可用的服务保证机制和面向自主协同的行为激励机制为突破口，研究和探索互联网软件可信问题的技术途径．     

虚拟计算环境中的嵌入式DHT覆盖网技术

随着计算技术与网络技术的飞速发展,人们提出在互联网之上构建和谐、可信、透明的虚拟计算环境.通过覆盖网动态组织互联网资源是在虚拟计算环境中实现资源有效共享的重要途径.基于DHT的覆盖网技术具有可扩展、延迟低、可靠性高等优点,然而,虚拟计算环境中现有的DHT覆盖网无法满足互联网应用的"可信"需求.针对该问题,文中提出一种虚拟计算环境中的嵌入式DHT技术TrustedSKY,支持上层应用在覆盖网中选择可信节点形成"可信子组"(trustedsubgroup)结构,进而在组中实现安全可信的DHT路由.     

虚拟计算环境iVCE:概念与体系结构

互联网资源的“成长性”、“自治性”和“多样性”等自然特性给资源的有效共享和综合利用带来了巨大的挑战．提出以网络资源的按需聚合和自主协同为核心，建立虚拟计算环境（iVCE）的思路．iVCE将建立在开放的网络基础设施之上，为终端用户或应用系统提供和谐、可信、透明的一体化服务．提出了iVCE的基本概念，通过引入自主元素、虚拟共同体和虚拟执行体三个核心概念，构建iVCE的体系结构．结合iVCEforMemory案例对iVCE体系结构各组成部分的内涵、功能和相关支撑技术进行深入分析．     

一种以软件体系结构为中心的网构软件开发方法

作为Internet环境下的一种新型的软件形态，网构软件对传统的软件开发理论、方法与技术提出了一系列的挑战．作为一种以软件复用为核心思想、以软件构件为基本实体、以软件体系结构为中心、以软件中间件为运行支撑的软件开发方法学，ABC（architecture based component composition）方法能够有力支持网构软件的开发．其中，基于特征的领域建模以及特定应用的特征模型剪裁方法和技术，反映了网构软件在问题空间实现自底向上、从“无序”到“有序”的构造过程；基于自适应软件体系结构的分析与设计方法，支持自适应网构软件的开发；具有反射机制、支持自主构件的中间件平台则为网构软件的运行，尤其是网构软件结构的自适应和实体的自适应提供支撑机制．     

基于组织的网构软件程序设计语言及其实现

作为Internet环境下的一种新的软件形态,网构软件的自主性、协同性、适应性、演化性及柔性体系结构等特点对传统的程序设计模型、语言和支撑平台提出了一系列挑战．本文基于组织抽象和agent技术提出了支持网构软件构造的程序设计语言OragentL．首先,OragentL将软件agent作为网构软件中自主实体的抽象,并在这一层面设计和封装系统的自适应和自演化逻辑．其次,OragentL将组织、角色等组织抽象作为一级编程实体,提供了角色扮演、角色组合、角色演化、基于角色的交互、基于组织的自管理等机制为网构软件的动态性特点提供了显式的语言设施和机制支撑．我们设计了OragentL的语法和形式化操作语义,并开发了Oragentburg作为OragentL网构软件的运行时环境,支持0ragentL程序的开发、编译、部署和运行     

超标量通信:一种面向分布式应用的运行时优化技术

并发在分布式应用中是一项实质性的需求,然而现有方法均十分复杂且容易出错.文中提出一种全新的并发途径——超标量通信,这种方法通过用语言级虚拟机SSVM在运行时自动分析应用程序,以发现潜在的并发机会;然后通过调度通信任务和计算任务,实现并发执行.超标量通信技术的构思受到了微处理器中的超标量技术的启发,然而硬件的超标量算法在许多方面都不适用于软件.SSVM是一种对运行时系统的扩展,它不需要修改现有的语言、编译器和字节码,因此具有很好的向下兼容性.超标量通信技术有可能开拓一个全新的领域,其特征是针对网络程序的动态优化.     

面向云-端融合的移动互联网应用运行平台

与传统的互联网应用相比,移动互联网应用尽管也运行于Web技术栈之上,但移动设备的便携性和多样性,带来了客户端设备计算能力相对有限、数据存储随需而变、显示屏幕大小不一、本地应用与Web应用和服务难以交互等技术挑战．为此,本文设计实现了一种面向云一端融合的移动互联网应用运行平台．首先,提出一种符合移动互联网应用体系结构的构件模型,将客户端应用划分为数据、计算、界面和服务四个部分;其次,设计了一种实现云一端资源融合的构件运行框架,支持应用数据的按需存储、计算任务的云端迁移、以及用户界面的动态切分;再次,设计了一种实现云一端服务融合的组装框架,支持客户端本地应用和传统Web应用的服务封装、和基于总线的服务即时组装;最后,基于Chrome浏览器实现了平台原型,支持基于HTML5和JavaScript的移动互联网应用,通过多个Web应用基准测试集和热点应用的实验,验证了平台的有效性和可行性．     

面向网络的操作系统——现状和挑战

操作系统是计算机系统中最为关键的一层系统软件．长期以来,操作系统发展的主线是面向单机,追求更好地发挥计算机硬件的计算能力,同时为上层应用和用户提供更友好易用的接口．随着网络技术的发展,如何更好地支持网络构成了操作系统发展的一个重要辅线．近年来,由于互联网的迅速普及,面向网络的操作系统得到了广泛的关注,并逐渐成为操作系统发展的新主线．为了更好地管理互联网上的分布海量资源,同时为互联网时代的新型应用和服务提供支持,操作系统技术正在产生许多重要的变革．本文简要回顾了操作系统的发展历史,分析了在互联网时代操作系统面临的主要挑战．在总结现有面向网络的操作系统的研究进展的基础上,讨论了其主要特点和未来发展趋势．最后,也介绍了我们在此领域针对网构软件的研发尝试．     

一种动态的客户端负载均衡机制

互联网应用的并发用户数量不仅多变并且这种变化常常不可预测．将系统容量配置为固定值的惯用做法在面临多变的请求时常常会导致两种结果,一种是因为配置过低而弓l起用户的不满,另一种则因为配置过高而造成计算资源的浪费．而通过运用云架构按需提供、按使用收费的能力,系统具有了实时地按需配置计算资源的能力．然而静态的客户端负载均衡方法作为一种主要的负载均衡技术很难适应云架构条件下更加易变的集群结构．本文提出了一种动态的客户端负载均衡机制．通过引入分布式的集群视图更新、控制流等技术,该机制在保持客户端负载均衡机制分布式、可伸缩性强的基础上,又为集群节点的动态加入与退出和负载均衡策略的动态调整提供了有效的支持．同时,本文分析了该机制在一个开源JEE应用服务器PKUAS中的关键实现问题,并通过实验从多方面验证了该机制的有效性．     

一个网构软件可信实体模型及基于评估的信任度量

对于运行在开放、动态、难控的互联网环境的网构软件,其可信性保障与管理是一个重要课题．目前的研究多是基于信任网络思想的信任度量及演化模型,这种模型对于网构软件来说,在信任的来源、实体间信任关系的约束、信任传递参数的设置方面仍存在着不足．因此,本文引入可信计算中信任链模型的思想,提出了一个网构软件可信智能实体模型,并在此基础上构建了基于评估的信任度量方法．首先通过动态自省、显式自明和自主演化的机制保障了实体本身的可信,建立了信任的基点;并给出了形式化的描述及交互行为的动态监测;然后通过建立Bayes网络综合推荐信任并使用评估方法加以修正,以精确计算信任传递过程中的衰减参数,建立了信任链传递过程中的可信认证机制;最后通过实验验证了所提出方法的正确性．     

面向电子书画创作的虚拟毛笔模型

如何设计一个与用户友好交互、实时响应, 并且具有丰富艺术表现力的基于虚拟画笔的绘图环境是计算机图形学和计算机人机交互领域长期以来研究的热点与难点问题 . 提供对艺术作品电子化创作的软件环境的支持不仅富有理论研究价值, 而且有着广阔的市场应用前景, 同时对信息时代中国传统艺术的创新与电子化变革有着重要的意义. 文中提出了面向书画创作的基于实体造型技术的虚拟毛笔的模型以及利用它进行交互式电子书画创作的计算模拟框架. 根据上述模拟框架, 并研发了一个面向交互式电子书画创作的虚拟毛笔原型系统. 实验结果表明, 用户可以利用虚拟毛笔创作出艺术表现力非常丰富的电子书画作品. http://www.cs.hku.hk/~songhua/e-brush/提供了有关这一研究课题最新进展的资料.     

面向多租户Web应用的性能隔离方法

提出一种面向应用级共享的多租户Web应用性能隔离方法．首先建立基于事务处理链的应用级资源管理模型,基于信号量机制给出了模型的并发控制算法,支持事务级、分阶段的多租户Web应用资源管理,并在一次事务处理的各阶段实现线程复用,避免因修改交互协议而产生的再工程代价．基于上述工作,给出多租户性能隔离算法及策略,并利用TPC—W电子商务应用验证方法的系统开销及有效性．实验结果表明,该方法可以有效降低租户资源侵占行为的影响,并避免系统过载．     

X型超轻点阵结构芯体（Ⅱ）：细观力学建模与结构分析

针对X型超轻点阵结构芯体，首先引入均匀化等效理论，进行均匀化等效处理，然后采用等效芯体的有限元计算模型预测X型结构夹层板的静态力学行为，包括其压缩、剪切弹性模量和峰值强度，从理论和数值模拟上进一步证明了X型结构在静态力学性能上较金字塔结构具有性能优势．结合实验结果和三维实体有限元模型对比分析表明，均匀化等效理论预测与三维有限元计算结果吻合较好，误差不到10％．     

集成建模环境研究及其在黑河流域的初步应用

环境和水问题是跨学科问题，解决这些问题需要集成多学科模型．建模环境提供了有效的模型集成技术手段．现有建模环境由于技术设计和学科侧重点的原因，无法满足当前的需求，比如无法集成知识系统形成智能建模环境．本文建立了用于水文和地表过程领域的建模环境，采用高效灵活的模块控制和数据传递机制，实现了灵活的模块重用性和扩展性．本文介绍了本建模环境的体系结构、模块组件化表示、模块控制和数据传递、模块连接和重用等关键技术．最后，作为一个应用实例，在建模环境的支持下使用Noah陆面过程模型的蒸散发模块替换了TOPMODEL的蒸发模块，演示了基于建模环境的模型集成和模型比较是高效、可靠、有意义的．     

编者按

据统计，互联网目前已成为人类社会最重要的信息基础设施，占人类信息交流的80％．对社会进步、经济发展和国家安全具有重大战略意义．但是，30多年前发明的互联网技术不可能永远满足它的发展和支持新的应用．     

面向网构软件的环境显式化技术

网构化软件处于开放、动态、难控的环境之中，需能感知并适应环境的变化，以持续提供用户满意的服务．传统软件构造技术缺乏对环境感知和适应的系统支持．本文在前期工作基础上，提出一种面向网构软件的软件结构，通过为软件系统配备先验的环境模型和环境规约来实现环境处理的显式化．进而，介绍了我们使用这种方式来处理开放环境之分布异步性、感知信息的不一致性以及环境中人类用户行为特性等的若干具体技术进展．而后，讨论了一种先验环境模型及环境规约的开发方法原理，给出了相应的环境驱动逻辑的静态表达与运行实现机制．该方法和机制可较好地支持环境处理与应用业务逻辑间的关注分离．     

用虚拟环约束表示的机构自由度公式

本文介绍了用约束数表示的自由度公式的几个重要的发展阶段，指出了以往用环路公共约束表示的自由度公式的不足之处是：在处理含有虚约束机构时，必需通过计算虚约束数，才能得出正确的自由度结果．为克服这一缺点，本文用虚拟环路、虚拟环约束、广义副约束数等新概念，分析了构件的自由度数和运动副约束数之间的关系，给出了用虚拟环路公共约束表示的自由度公式．得出了机构自由度是机构所有构件自由度之和与所有运动副约束数之差，再加上各虚拟环公共约束之和的计算公式，以及机构总的过约束数就是各虚拟环约束数之和的重要的结论．这种用虚拟环公共约束表示的机构自由度公式，能避开虚约束的计算．通过多个计算实例，证明了虚拟环路法对自由度分析的正确性、有效性和适用性．     

一种基于P/T网的低级并发程序验证模型

随着片上多处理器/多核技术的不断发展,采用机器级语言的并发程序(低级并发程序)有了更加广阔的应用前景.然而,低级并发程序的验证问题也成为程序语言领域一种新的挑战.并发程序安全性验证领域现有的工作多数是针对高级语言、规范或者演算,而针对机器级语言的甚少。这种情况的主要原因之一是缺少低级抽象模型.文中描述一种可验证的低级并发编程模型P-PMCC.P-PMCC程序是一个扩展的P/T网系统,其网结构用来刻画低级并发线程(原子的顺序汇编级代码)之间的并发关系.P-PMCC程序的验证采取模型检查和定理证明相结合的方法,分开考虑并发行为与顺序线程的规范和验证:前者借助于Petri网领域已有的方法,后者则借助现有的顺序程序的正确性证明方法。P-PMCC程序也可以看作并发程序的一种可验证的低级中间表示.     

面向下一代互联网的可扩展路由器体系结构——MPFS

随着以IPv6为核心的下一代互联网的发展，现有路由器体系结构在性能、复杂性、扩展能力和节能等方面存在许多难以克服的问题，特别是随着网络规模的扩展，如何实现大容量lPv6FIB（forwarding in formationbase）线速查找是下一代高性能路由器设计面临的重大挑战．文中提出一种与目前分布转发集中交换结构不同的新型路由器体系结构——MPFS（massive parallelforwarding and switching）．MPFS基于FIS（forward in ginswitching）思想，将网络处理器嵌入到可扩展多级交换网络中，通过流水和分布并行方式实现转发．与MPP（massive parallel processing）一样，MPFS通过互连大量简单同构的FSN（forwarding and switching node）实现可扩展的转发和交换．重点研究了MPFS中IPv6 FIB查表问题，提出了将IPv6 FIB映射到多级FSN上的方法．模拟和计算表明基于现有DRAM器件和Tree Bitmap查找技术，MPFS可在40Gbps接口上实现包含1M个IPv6前缀的FIB的线速查找．最后提出了一种基于MPFS体系结构的吞吐率为160 Tbps的核心路由器实现方案．     

用于特快速暂态分析的大型电力变压器线圈的宽频建模

针对将多导体传输线（MTL）模型用于大型变压器整个绕组宽频带建模存在着的困难,本文首先推导了多导体传输线长度归一化的模型,解决了由于实际线匝长度不一致带来传输线上模量计算上的困难,并且可以将多导体传输线模型扩展应用到多绕组线圈的建模;其次,分析了以线匝为单元的集总参数电路模型相对于多导体传输线模型的误差,指出前者用于大型超高压和特高压变压器建模的适用频率大致在2．5MHz以内;然后,从多导体传输线二端口模型出发,推导了一种以线匝为单元的新型集总参数等值电路模型,该模型用于大型超高压和特高压变压器线圈的建模,其适用频率范围比原有的集总参数电路模型提高近2MHz．