基于网络的可信软件大规模协同开发与演化

随着网络时代的来临,软件的开发模式、运行环境和提供方式发生了巨大变化.互联网作为一种开放的协同工作环境,其中孕育的大规模协同创作机理对软件开发和应用产生了深刻影响.如何将其与工业化可信软件生产相结合以提高软件生产效率和质量,是网络时代软件技术面临的新课题.本文提出汇聚群体智慧的可信软件开发新方法——群体化方法,该方法的核心是"群体协同、资源分享、运行监控、可信分析",支持创新软件作品向可信软件产品转化,支持软件的可信演化.提出一种基于证据的可信软件概念模型,将软件在开发阶段、分享阶段和应用阶段的基础数据作为软件的可信证据,并据此建立了软件演化过程模型;提出一种支持可信软件协同开发与演化的服务模型,支持软件创作与生产深度协同的可信软件社会化生产、开放有序的可信软件资源分享,以及基于海量数据分析的软件可信评估.最后以"十一五"国家高技术研究发展计划重点项目"高可信软件生产工具及集成环境"为背景,阐述了面向群体化方法的关键技术、开发环境和应用实践.     

基于Agent的网构软件模型研究

以开放网络环境下的网构软件需求为切入点，基于软件Agent的原理、方法和技术，系统分析了基于面向对象方法学的经典软件结构模型及其支撑技术的限制，提出了一种开放协同软件模型来作为网构软件的基础模型．结合其关键支撑技术的研究，提出了基于移动Agent的协同程序设计技术、多模式交互机制及基于Agent中间件模型和面向体系结构的协同程序设计方法，并探讨其在主流软件技术中的应用，初步形成了一种适合于开放网络环境需求的技术框架体系，在此基础上，提出了一条建立基于Agent的网构软件模型的技术途径，即网构软件模型=开放协同模型＋环境驱动模型＋智能可信模型，从而为进一步的研究工作奠定了基础．     

ConEntity：一种基于进程的自主并发实体编程模型及其实现

摘要本文在虚拟计算环境之上，研究支持具有自主能力、高并发的新型互联网应用开发方法，在已有的基于进程、面向并发的编程模型中引入实体建模机制，扩展出一种兼具进程和自主并发实体的程序设计模型ConEntity，并给出了形式化定义和描述．ConEntity模型具有表达性、并发性和可伸缩性的特点，能对虚拟计算环境资源高效、透明访问．通过扩展Erlang／OTP将其实现为Erlang语言设施UniAgent．本文的模型为在虚拟计算环境上快速直接构建具有自主、高并发能力实体的新型互联网应用提供了模型和语言上的支持．     

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．     

上海嵌入式系统研究所

上海嵌入式系统研究所是经上海市人民政府批准的一家适应现代信息技术发展和市场经济要求的专业研究机构。研究所联合华东师范大学软件学院、联合国大学国际软件技术研究所等机构，以软硬件协同设计和高可信软件为核心技术方向。已研发具有完全自主知识产权的“‘海神’嵌入式系统开发平台”。     

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．     

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.     

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．     

航天嵌入式软件可信性保障技术及应用研究

研究了航天嵌入式软件可信性保障的问题和现状,提出了航天嵌入式软件的可信保障技术体系,并针对动态时序正确性、程序实现正确性和控制行为正确性保障等核心关键可信问题的理论方法和技术进行了深入研究,在此基础上研制了相应的保障工具,形成了航天嵌入式软件可信性保障集成环境.本文的研究成果在月地高速再入返回飞行器软件研制中进行了应用,为飞行任务的成功作出了贡献.     

网构软件的研究与进展

随着Internet的快速发展与普及，如何在开放、动态、难控的网络环境下实现各类资源的共享和集成已经成为计算机软件技术面临的重要挑战之一，为了应对挑战，许多新理念、新概念、新模型、新方法和新技术应运而生，在系统分析以面向对象方法与技术为代表的经典软件方法与技术体系不足的基础上，从软件方法学及其技术支撑的角度，通过对软件技术发展趋势与挑战的思考与分析，初步凝练出了网构软件的概念框架、基本特征、逻辑内涵与关键技术，然后，在此总体构架之下，对近年来出现的各种相关的软件新概念、新模型、新方法和新技术从基本理念开放化、软件实体主体化、软件协同分离化、运行机制自适应、开发方法群体化、外部环境显式化、安全保障可信化、系统管理自治化、技术体系系统化等多个侧面加以系统的综述与介绍；最后，在综合分析的基础上提炼出进一步的研究问题，     

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     

面向服务架构中服务实现的策略

构造了层次化的SOA模型，并提出了将服务使用层与服务实现层分层处理的策略．建立了基于服务的构件模型来实现SOA中的服务，使用接口来描述服务的语法，契约来描述服务的语义，并用卫式设计来模服务的行为．将接口作为结合构件技术与面向服务架构的关键．用实例说明了如何使用这种方法来实现面向服务的设计．此工作为利用构件技术解决面向服务架构中的服务实现问题奠定了基础．     

计算网格环境下基于多址协同的作业级任务调度算法

计算网格下多管理域机群互连为作业级任务协同调度创造了机遇，同时在协同性、异构适应性、网络适应性和算法可扩展性方面对传统的作业调度模型与算法提出了新的挑战．通过引入网格环境下作业级多址任务调度模型与性能模型，提出多址任务协同调度算法框架．以最优和贪心资源选择策略为核心，提出两种作业级多址协同调度算法．同Sabin与Yahyapour等人提出的单址与多址协同算法进行实验对比，验证了调度模型与算法的有效性与先进性．     

多无人机协同搜索的模糊认知决策方法研究

搜索决策方法是影响多无人机协同搜索效能的关键.传统的搜索决策方法关注于使多架无人机形成对任务区域的协同全覆盖,采用基于概率搜索图和滚动时域控制的搜索决策方法,对复杂搜索任务的适应性有限.本文借鉴人类实施搜索行为的认知决策方式,提出面向多无人机协同搜索的三层结构的认知控制模型.基于该模型和模糊聚类思想对任务区进行认知匹配和约简划分;之后,应用二次模糊聚类对各架无人机进行面向协同搜索的任务区域分配,在此基础上,再应用滚动时域控制方法完成对无人机的搜索控制.从任务区域覆盖模式和目标发现能力两个方面,通过仿真实验分析了本文提出的协同搜索模糊认知决策方法的性能.     

基于身份的跨域直接匿名认证机制

针对现有DAA方案存在计算开销大和无法满足跨域匿名认证需求的不足,本文提出基于身份的直接匿名认证机制,采用代理签名和直接匿名证明技术实现移动互联网下可信移动平台(TMP)的跨域匿名认证;验证者基于签名的合法性完成对TMP平台的真实性鉴别,并在认证过程中协商了会话密钥,增强了跨域证明系统的安全性;同时基于CK模型的安全性证明表明本文机制是可证安全的.分析显示,本文机制具有匿名性、无关联性和高性能等性质的同时,能够抵抗平台的伪装攻击、替换攻击和重放攻击等敌手攻击行为,其性能更适用于移动互联网等无线网络环境.     

一种基于Bayes信任模型的可信动态级调度算法

提出了一种基于信任机制的任务调度模型，该模型通过借鉴社会学中的人际关系信任模型，建立网格节点间的信任关系，利用Bayes方法对节点的可信度进行评估，将节点的可信度并入DLS算法得到可信动态级调度（Trust-DLS）算法．仿真结果证实，提出的Trust—DLS算法能以较小的时间花费为代价，有效提高应用任务在可信方面的服务质量需求，保证网格环境中任务安全可信的执行。     

开放协同环境下网构软件的信任管理研究

网构软件的构建依赖于对开放协同环境中各种异构的、自治的软件服务实体间的有效协同.针对信任评估的主观性、模糊性以及无法精确地描述和验证等问题,提出适用于网构软件的信认评估算法.根据模糊数学理论,将软件实体X的信任程度以及各软件实体时被评估软件实体的各关键属性的评估进行模糊变换,得到即将参与协同的软件实体Y的信任向量,并根据实际对原软件实体X的各信任值向量化,最终得到对软件实体X的信任值.     

基于线性时序逻辑的智能体不确定行为规划

随着人们对智能体需求的提高,智能体的活动不再局限于简单环境与单一任务,面向复杂的应用场景,智能体需要具备自主完成决策与执行的能力.本文研究了面向线性时序逻辑描述下的复杂任务智能体的不确定行为规划问题,同时考虑任务成功率与任务执行成本,这里不确定性因素包括智能体行为与环境属性,任务描述由软、硬约束两部分表达.文中应用形式化方法中模型检测的思想确定智能体行为选择策略,其中应用马尔可夫决策过程构建智能体个体与集群模型,应用双层自动机模型构建任务模型,设计智能体-任务网络模型表征约束条件并通过一耦合线性规划完成策略求解,并通过数值仿真测试对上述方法进行了验证.结果表明含软、硬约束的复杂任务约束可被满足,求解所得最优策略使智能体按约束强度完成任务,且可通过调节惩罚因子控制网络模型的松弛程度调整生成的控制策略.