一种基于TTCN-3的协议测试系统及其扩展研究

用户要求下一代互联网是一个更大、更安全、更快、更及时、更方便、更可管理的网络．为下一代互联网服务的协议测试技术需要适应这些测试需求．文中重点研究了协议测试中的测试集描述法和测试实现技术．选取了TTCN-3作为测试集描述法,并针对协议鲁棒性测试需求进行了语法和语义扩展．开发了基于TTCN-3的协议集成测试系统PITSv3,并对其进行了鲁棒性测试扩展实现．最后通过两个实际的测试应用,体现出PITSv3是一个具有通用性、标准性、可扩展性特点的分布式测试平台．     

多方公平交换协议的形式化分析和设计

通过分析协议中消息项的起源和交易方之间的信道组成、事件及事件间的各种关系, 提出了一个简洁、紧凑、精确的一般公平交换协议层次化模型, 规范了能够更严格地反映公平交换协议内在要求的多种安全需求, 并对它们进行了细粒度的分解. 基于这一工作, 可高效细致地对多方公平交换协议进行分析、检测和设计.     

扩展的语义分析的WAP协议缺陷测试

首先介绍了一种基于语义分析的缺陷测试技术.该测试方法利用语义测试及软件错误注入来进行测试.它比传统测试的成本要小,同时能达到很好的效果.但该方法只能检测协议实现级别的漏洞,而不能检测协议设计中可能存在的缺陷.本文结合了Petri网在协议测试方面的优点提出了一种扩展的语义分析的协议缺陷测试方法.它能通过对协议Petri网模型的分析来捕获协议层面的缺陷,而为此所需的额外开销是很小的.这弥补了原缺陷测试在协议层面的不足.之后对该方法各个阶段进行了介绍.对WAP-WSP协议的进行了缺陷测试,并对结果进行了分析,证明其可行性.     

一种非阻塞消息全序化协议

消息全序化协议是主动复制技术中维护容错组成员状态一致性的关键技术之一．文中提出异步分布环境下的一种非阻塞消息全序化协议NBTOP．非阻塞表现为当主动复制容错组发生演进时,容错组中的成员无需等待进入相同组视图后再继续计算,甚至当决定消息发生冲突时,容错组成员仍能继续各自的计算．NBTOP协议采用令牌环的逻辑控制结构,成员利用再请求机制获得丢失的决定消息内容,通过后继确认机制解决决定消息冲突问题．进一步证明协议NBTOP满足全序性、一致性和终止性．对NBTOP协议进行了测试,与Totem协议做了性能比较,结果表明NBTOP协议具有较好的延迟性能,成员的非阻塞行为有利于提高协议的执行效率．     

一种基于扩展有限状态机的自动化测试用例生成方法

扩展有限状态机(EFSM)是使用最广泛的测试模型之一.由于不可行路径的存在,运用EFSM模型生成测试用例仍然是个难题.本文提出了一种基于EFSM模型的自动化测试用例生成方法 (ATGEM).为解决不可行路径问题,首先提出一种基于数据流分析的路径可行性度量方法来预测路径的可行性,以尽可能避开不可行路径,提高测试用例自动化生成的效率.然后通过建立动态可执行模型来获取运行时反馈信息作为搜索算法的适应度函数(fitness function),实现测试数据和预言信息的自动生成.该方法结合静态分析和动态分析技术生成一个较优可行路径子集和对应测试用例来达到指定的覆盖准则,能够应用于多种数据类型的测试用例生成,适用范围较广.通过实验在多个EFSM模型上验证了ATGEM方法中测试用例生成和路径可行性度量方法的有效性,实验结果表明,利用路径可行性度量方法可以大幅度提高测试用例生成效率,与现有方法相比,ATGEM中的测试用例生成方法具有更高的效率.     

一种面向深度数据包检测的紧凑型正则表达式匹配算法

深度数据包检测(Deep Packet Inspection,DPI)采用正则表达式匹配算法,将每个数据包内容与一组预定义的特征进行匹配.正则表达式匹配算法是一种多模式特征匹配算法,采用确定型有限自动机(Deterministic Finite Automaton,DFA)表示一组正则表达式特征,实现一次内容扫描可匹配多个特征.基于硬件的正则表达式匹配算法面临存储空间需求大等挑战,即片上嵌入式存储器难以存储日益增长的DFA存储空间需求,从而限制了DPI的性能和可伸缩性.近年来,Smith等人提出了一种基于扩展有限自动机(eXtended Finite Automaton,XFA)的正则表达式匹配算法,即在状态上增加辅助变量和简单操作指令,消除了DFA状态空间爆炸问题,从状态方面减少存储空间需求.为了进一步减少XFA存储空间需求,本文提出了一种基于紧凑型有限自动机(Compact Finite Automaton,CFA)的正则表达式匹配算法,称为紧凑型正则表达式匹配算法.CFA是一种存储高效的有限自动机,即从迁移边方面减少XFA存储空间需求.在CFA构建过程,本文提出了基于优先级的迁移边压缩方法,融合相同目的状态最多的迁移边,从而减少存储空间需求;在CEA匹配过程,本文提出了基于位图的迁移边查找方法,并行查找不同优先级的迁移边子集,从而确保匹配效率.Snort特征规则集的实验结果表明:与XFA相比,CFA在迁移边条数上减少了88.2%,在存储空间大小上减少了83%,在匹配时间上减少了12%.     

一种考虑摩擦与排斥的人员疏散元胞自动机模型

在人员疏散过程中, 人与人之间、人与环境(如建筑物)之间存在相互作用力, 包括吸引力、排斥力和摩擦力. 3种力对人员疏散的行为、速度和效率起着关键作用. 在以往的模型中, 吸引力可以得到较好地描述, 但对排斥力和摩擦力的定量描述还不完善. 近年来提出的多粒子自驱动模型(社会力模型)可以较好地体现3种力的作用, 但由于它是一种连续型模型, 运算的速度较慢并很难得到改善. 目前研究较多的离散型模型, 如元胞自动机模型和格子气模型等, 可以达到较高的运算速度, 但很难考虑到摩擦力与排斥力的作用, 造成运算结果误差较大. 针对这种情况, 本文在经典元胞自动机模型的基础上, 量化确定了摩擦力和排斥力的运算规则, 提出了一种新的元胞自动机模型. 通过将模型的运算结果与多粒子自驱动模型进行比较表明, 新模型在人员行为、疏散速度以及“快即是慢”效应等方面都可以得到与后者相同的结果, 而运算速度则与普通的元胞自动机及格子气模型相当, 比社会力模型大为提高.     

一种考虑摩擦与排斥的人员疏散元胞自动机模行

在人员疏散过程中, 人与人之间、人与环境(如建筑物)之间存在相互作用力, 包括吸引力、排斥力和摩擦力. 3种力对人员疏散的行为、速度和效率起着关键作用. 在以往的模型中, 吸引力可以得到较好地描述, 但对排斥力和摩擦力的定量描述还不完善. 近年来提出的多粒子自驱动模型(社会力模型)可以较好地体现3种力的作用, 但由于它是一种连续型模型, 运算的速度较慢并很难得到改善. 目前研究较多的离散型模型, 如元胞自动机模型和格子气模型等, 可以达到较高的运算速度, 但很难考虑到摩擦力与排斥力的作用, 造成运算结果误差较大. 针对这种情况, 本文在经典元胞自动机模型的基础上, 量化确定了摩擦力和排斥力的运算规则, 提出了一种新的元胞自动机模型. 通过将模型的运算结果与多粒子自驱动模型进行比较表明, 新模型在人员行为、疏散速度以及"快即是慢"效应等方面都可以得到与后者相同的结果, 而运算速度则与普通的元胞自动机及格子气模型相当, 比社会力模型大为提高.     

Garden:一种面向领域语言的集成开发环境

随着计算机技术的发展,通用语言已经不能满足各种领域应用程序开发的需要.由于领域语言提供领域专用术语和符号的概念,支持该领域中的各种处理,能够简洁、有效地构造该领域应用程序,因此,领域语言成为当前计算机语言研究中的热点.文中在面向模型的变换型软件开发方法和语言的抽象与封装机制研究的基础上,设计与实现了一种面向语言的领域语言的集成开发环境Garden,它包括软件开发环境和程序开发环境.软件开发环境以GarAda解释器为核心,用于支持领域语言开发的各过程;程序开发环境以领域语言编译器为核心,用于支持领域用户程序开发的各过程.Garden的研制成功,为领域语言的自动生成探索了一条切实可行的途径.     

一种求解带有时间调度的四维长方体装填问题的启发式算法

长方体的Packing问题被证明是NP-hard问题。对于低维度Packing问题,国内外学者给出了模拟退火算法、遗传算法、分枝限界算法、拟人算法等求解算法。文中针对带有时间调度的三维长方体的Packing问题,引入封装级别、空间距离和周边生成序数等评判标准,提出了一种基于贪心策略的启发式算法。该算法对每个长方体每一占角位置进行评判,依据空间利用率选择给定格局下的最佳放置长方体及其放置方式,并进行填放。算法的运算复杂度是一个与容器参数A,B,C,T以及长方体数目n有关的多项式O(A~2B~2C~2T~2n~5)。利用该算法对非闸断模式和闸断模式测试样例进行实验,算法求解得到非闸断模式测试样例的平均空间利用率为98.81%,闸断模式测试样例的空间平均利用率为99.87%。并且,对于一半以上样例,该算法能够求出最优解。实验说明该算法对于求解带有时间调度的三维长方体Packing问题十分有效。     

一种多跳无线传感器网络中基于SMAC协议的性能分析模型

本文针对基于SMAC协议的多跳无线传感器网络,将节点建模为一个带关闭机制的有限队列单服务台系统,并考虑节点睡眠机制和竞争退避机制建立了二维Markov节点状态模型.基于该模型可准确推导出网络平均丢包率、网络吞吐量、数据包平均延时以及网络平均功率消耗等网络性能的表达式.通过与仿真实验给出的网络性能结果进行对比,发现模型给出的网络性能表达式有效逼近了仿真结果曲线,从而验证了模型的准确性.同时,运用该模型能准确分析多跳无线传感器网络在能量效率和QoS性能的折中关系,并为占空比、缓存队列容量等网络协议参数的优化提供理论指导.     

大脑fMRI数据时/空模式综合分析的一种新方法

提出了一种新的fMRI数据处理方法, 可获得大脑激活区的时空综合信息. 该方法首先利用多窗口谱估计得到脑图像各体元的谱成分, 并在任务相关频率处对体元谱成分作显著性检验, 分离出任务相关脑区; 然后利用时间独立成分分析方法提取脑区任务响应的时间模式, 从而得到任务相关脑区的时-空综合信息. 这一方法的优点是: 无需对血液动力学和任务相关脑区的空间分布做出先验性假设, 具有好的鲁棒性和信息挖掘能力; 解决了单纯的时间独立成分分析在低信噪比下发散、结果不可信、鲁棒性差的问题.     

DSOM: 一种基于NO时空动态扩散机理的新型自组织模型

研究了神经信号传输中, 内源性一氧化氮(NO)的四维动态扩散特性及其在长时程学习过程中的增强作用. 将NO扩散机理建模后与Kohonen自组织映射模型相结合, 在空间SOM基础上引入时间增强, 提出了新型的动态扩散型自组织映射模型, 计算了最优化权值的误差函数, 并分析比较了该模型与SOM中噪声干扰对训练的影响. 最后结合多项典型的一维和二维输入模式,给出自组织映射模型与扩散型自组织映射模型的仿真结果对比.