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网络操作系统的研究进展与展望

北京邮电大学学报 2024年第2期47卷 1-10页

作者：黄韬谈沙谢人超刘韵洁北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

网络操作系统是突破广域大规模网络可管不可控局限的关键,是提供智能、安全、柔性、可定制网络能力的网络大脑,也是推动互联网从消费型向生产型演进的核心技术。为实现网络可管可控的目标,分析了当前与网络操作系统相关的研究进展,提出... 详细信息

网络操作系统是突破广域大规模网络可管不可控局限的关键,是提供智能、安全、柔性、可定制网络能力的网络大脑,也是推动互联网从消费型向生产型演进的核心技术。为实现网络可管可控的目标,分析了当前与网络操作系统相关的研究进展,提出了其概念内涵和体系架构。将网络操作系统自底向上分为网元操作系统、大网级操作系统和云网操作系统三层,系统地探讨了数据平面-控制平面-服务平面的架构,攻克了大规模确定性传输、新型传输控制协议和超强算力网络等关键技术,揭示了网络操作系统的目标和发展趋势,并总结了潜在的应用场景。

关键词：未来网络网络操作系统云网融合服务定制

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通算存智一体协同的未来网络模型

通信学报 2024年第5期45卷 12-28页

作者：胡玉姣黄韬贾庆民谢人超刘韵洁紫金山实验室未来网络研究中心江苏南京211111 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室北京100876

针对智能时代多样化多形态业务对未来网络按需、精准、高效服务的诉求,提出了一种通算存智一体协同的网络模型(3CI-CoNet)。首先以通信技术连接计算设备与存储设备,构建网内计算和网内存储的硬件底座,然后在底座上部署智能网络模型及算... 详细信息

针对智能时代多样化多形态业务对未来网络按需、精准、高效服务的诉求,提出了一种通算存智一体协同的网络模型(3CI-CoNet)。首先以通信技术连接计算设备与存储设备,构建网内计算和网内存储的硬件底座,然后在底座上部署智能网络模型及算法,为网内业务构建智能的网络环境,同时链接与行业/应用相关的智能设备、平台及算法,为新兴应用提供智能的网络服务,保障各业务的有序高效运行。设计了3CI-CoNet的层次化功能架构,包含基础资源层、智能接入层、按需服务层和业务表达层,各层次间相辅相成,协同构建了智能的网络环境和网络服务。进一步,结合自动驾驶和智能制造中的典型场景,论述了3CI-CoNet及其功能架构、运营机制对多形态业务高效运行的支撑作用,阐述了3CI-CoNet在智能时代的推广和应用价值。以智能制造中多AGV按需调度业务场景为原型,通过将3CI-CoNet与其他网络模型相对比,定性定量论证了3CI-CoNet对提升业务效能具有积极作用。最后,总结了3CI-CoNet的未来发展趋势和面临的技术挑战。

关键词：通算存智一体协同网络未来网络智能应用新型架构

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基于区块链的移动群智感知数据处理研究综述

浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1091-1106页

作者：邵子豪霍如王志浩倪东谢人超紫金山实验室江苏南京211111 北京工业大学信息学部北京100124 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876

针对移动群智感知(MCS)数据处理的用户广泛参与性、采集设备灵活移动性与通信环境复杂性的特点,对基于区块链的移动群智感知数据处理进行评估.回顾移动群智感知与区块链的发展历程,总结移动群智感知数据处理面临的挑战与区块链技术的特... 详细信息

针对移动群智感知(MCS)数据处理的用户广泛参与性、采集设备灵活移动性与通信环境复杂性的特点,对基于区块链的移动群智感知数据处理进行评估.回顾移动群智感知与区块链的发展历程,总结移动群智感知数据处理面临的挑战与区块链技术的特点;设计基于区块链的移动群智感知体系结构(BMCA),实现数据去中心化管理、数据安全保障、数据质量精准评估与激励可信性增强;从隐私保护、数据质量评估、激励机制3个维度,对比分析现有的数据处理关键技术研究工作;探讨基于区块链的移动群智感知数据处理研究在资源消耗控制、数据精准分析、全周期与差异化隐私保护、融合模式应用等方面存在的问题及未来可能的发展方向.

关键词：移动群智感知区块链隐私安全保护数据质量评估激励机制

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车联网隐私保护技术研究

信息安全学报 2024年第2期9卷 1-18页

作者：李瑞琴胡晓雅张倨源王励成北京邮电大学信息安全中心网络与交换技术国家重点实验室北京100876

随着汽车智能化、网联化程度的不断加深,车辆、用户及第三方机构之间的数据共享日益成为刚需,由车辆、用户、路边单元等通信实体之间构建的网络车联网应运而生,而车联网的高移动性和网络拓扑多变性使其更容易遭受攻击,进而导致严重的车... 详细信息

随着汽车智能化、网联化程度的不断加深,车辆、用户及第三方机构之间的数据共享日益成为刚需,由车辆、用户、路边单元等通信实体之间构建的网络车联网应运而生,而车联网的高移动性和网络拓扑多变性使其更容易遭受攻击,进而导致严重的车联网用户隐私泄露问题。如何平衡数据共享和隐私保护之间的关系成为车联网产业发展所面临的一个关键挑战。近年来,学术界针对车联网隐私保护问题进行了深入的研究,并提出了一系列解决方案,然而,目前缺少对这些方案从隐私属性方面进行分析。为此,本文首先从车联网的系统架构、通信场景及标准进行阐述。然后对车联网隐私保护的需求、攻击模型及隐私度量方法进行分析与总结。在此基础上从车联网身份隐私、匿名认证位置隐私和车联网位置服务隐私三个方面出发,介绍了匿名认证、假名变更、同态加密、不经意传输等技术对保护车联网用户隐私起到的重要作用,并讨论了方案的基本原理及代表性实现方法,将方案的隐私性从不可链接性、假名性、匿名性、不可检测性、不可观察性几个方面进行了分析与总结。最后探讨了车联网隐私保护技术当前面临的挑战及进一步研究方向,并提出了去中心化的车辆身份隐私技术以保护车辆身份隐私、自适应假名变更技术以支持匿名认证、满足个性化隐私需求的位置服务隐私保护技术,以期望进一步推动车联网隐私保护技术研究的发展与应用。

关键词：隐私保护车联网匿名认证假名变更位置服务

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语义通信的数学理论

通信学报 2024年第6期45卷 7-59页

作者：牛凯张平北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876 北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室北京100876

自从1948年经典信息论诞生以来,在其指导下,现代通信技术已经逼近了理论性能极限,例如信息熵H(U)、信道容量C=max_(p(x))I(X;Y)以及率失真函数R(D)=min_(p(x|x):Ed(x,x)≤D)I(X;X)。长期以来,由于经典信息论只研究语法信息,限制了通信... 详细信息

自从1948年经典信息论诞生以来,在其指导下,现代通信技术已经逼近了理论性能极限,例如信息熵H(U)、信道容量C=max_(p(x))I(X;Y)以及率失真函数R(D)=min_(p(x|x):Ed(x,x)≤D)I(X;X)。长期以来,由于经典信息论只研究语法信息,限制了通信科学的进一步发展。近年来,研究语义信息处理与传输的通信技术获得了学术界的普遍关注,语义通信开辟了未来通信技术发展的新方向,但还缺乏一般性的数学指导理论。为了解决这一难题,构建了语义信息论的理论框架,对语义信息的度量体系与语义通信的理论极限进行了系统性阐述。首先,通过深入分析各类信源的数据特征,以及各种下游任务的需求,总结归纳出语义信息的普遍属性——同义性。由此指出语义信息是语法信息的上级概念,是许多等效或相似语法信息的抽象特征,表征隐藏在数据或消息背后的含义或内容。将语义信息与语法信息之间的关系命名为同义映射,这是一种“一对多”映射,即一个语义符号可以由许多不同的语法符号表示。基于同义映射f这一核心概念,引入语义熵H_(s)(U)作为语义信息的基本度量指标,表示为信源概率分布与同义映射的泛函。在此基础上,引入上/下语义互信息I^(s)(X;Y)(I_(s)(X;Y)),语义信道容量C_(s)=max_(f_(xy))max_(p_((x)))I^(s)(X;Y)以及语义率失真函数R_(s)(D)=min_({f_(x),f_(x)})min_(p(x|x):Ed_(s)(x,x)≤D)I_(s)(X;X),从而构建了完整的语义信息度量体系。这些语义信息度量是经典信息度量的自然延伸,都由同义映射约束,如果采用“一对一”映射,则可以退化为传统的信息度量。由此可见,语义信息度量体系包含语法信息度量,前者与后者具有兼容性。其次,证明了3个重要的语义编码定理,以揭示语义通信的性能优势。基于同义映射,引入新的数学工具——语义渐近均分(AEP),详细探讨了同义典型序列的数学性质,并应用随机编码和同义典型序列译码/编码,证明了语义无失真信源编码定理、语义信道编码定理和语义限失真信源编码定理。类似于经典信息论,这些基本编码定理也都是存在性定理,但它们指出了语义通信系统的性能极限,在语义信息论中起着关键作用。由同义映射和这些基本编码定理可以推断,语义通信系统的性能优于经典通信系统,即语义熵小于信息熵H_(s)(U)≤H(U),语义信道容量大于经典信道容量C_(s)≥C,以及语义率失真函数小于经典率失真函数R_(s)(D)≤R(D)。最后,讨论了连续条件下的语义信息度量。此时,同义映射转换为连续随机变量分布区间的划分方式。相应地,划分后的子区间被命名为同义区间,其平均长度定义为同义长度S。特别是对于限带高斯信道,得到了一个新的信道容量公式C_(s)=B log[S^(4)(1+P/N_(0)B)],其中,平均同义长度S表征了信息的辨识能力。这一容量公式是经典信道容量的重要扩展,当S=1时,该公式退化为著名的香农信道容量公式。综上所述,语义信息论依据同义映射这一语义信息的本质特征,构建了语义信息的度量体系,引入新的数学工具,证明了语义编码的基本定理,论证了语义通信系统的性能极限,揭示了未来语义通信的巨大性能潜力。

关键词：同义映射语义熵上/下语义互信息语义信道容量语义失真语义率失真函数语义典型序列同义典型序列同义长度

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基于中心节点的动态扩散社团划分算法

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 58-64页

作者：卓新建谭雯泽北京邮电大学理学院北京100876 数学与信息网络教育部重点实验室(北京邮电大学) 北京100876

社团划分是复杂网络研究中的关键研究方向之一。现有的绝大多数工作都聚焦于网络拓扑而忽略网络上的动态过程,针对此问题提出一种基于中心节点的动态扩散社团划分算法。首先,提出基于非回溯游走路径数的节点中心性评价指标;其次,为了对... 详细信息

社团划分是复杂网络研究中的关键研究方向之一。现有的绝大多数工作都聚焦于网络拓扑而忽略网络上的动态过程,针对此问题提出一种基于中心节点的动态扩散社团划分算法。首先,提出基于非回溯游走路径数的节点中心性评价指标;其次,为了对网络上发生的多尺度社交互动模式进行建模,找到一种新的边隶属度向量表示节点的社团归属情况,将中心节点与社团划分联系在一起,用动态系统表示社团成员的动态分配过程进而完成重叠社团划分;最后,为验证所提算法的有效性,将其应用于真实网络和人工网络,实验结果表明,所提算法在划分精度上有很大的优势。

关键词：复杂网络社团划分重叠结构非回溯矩阵隶属度向量

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增强提示学习的少样本文本分类方法

北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 1-12页

作者：李睿凡魏志宇范元涛叶书勤张光卫北京邮电大学人工智能学院北京100876 教育部信息网络工程研究中心北京100876 交互技术与体验系统文化和旅游部重点实验室北京100876 北京邮电大学计算机学院北京100876

针对少样本文本分类任务,提出提示学习增强的分类算法(EPL4FTC)。该算法将文本分类任务转换成基于自然语言推理的提示学习形式,在利用预训练语言模型先验知识的基础上实现隐式数据增强,并通过两种粒度的损失进行优化。为捕获下游任务中... 详细信息

针对少样本文本分类任务,提出提示学习增强的分类算法(EPL4FTC)。该算法将文本分类任务转换成基于自然语言推理的提示学习形式,在利用预训练语言模型先验知识的基础上实现隐式数据增强,并通过两种粒度的损失进行优化。为捕获下游任务中含有的类别信息,采用三元组损失联合优化方法,并引入掩码语言模型任务作为正则项,提升模型的泛化能力。在公开的4个中文文本和3个英文文本分类数据集上进行实验评估,结果表明EPL4FTC方法的准确度明显优于所对比的基线方法。

关键词：预训练语言模型少样本学习文本分类提示学习三元组损失

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基于迭代轮询的光交换机时延确保调度算法

光通信研究 2024年

作者：黄瀚庭闫付龙郭胜洁张杰北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室

【目的】数据中心庞大的数据传输及交换业务量对交换设备有着很高的性能要求，不仅需要具备良好的扩展性，还须提供大带宽和低的切换时延。快速光交换机具有切换速率极快、接入带宽远大于电交换机的优越性能，面对现今愈发庞大的数据交... 详细信息

【目的】数据中心庞大的数据传输及交换业务量对交换设备有着很高的性能要求，不仅需要具备良好的扩展性，还须提供大带宽和低的切换时延。快速光交换机具有切换速率极快、接入带宽远大于电交换机的优越性能，面对现今愈发庞大的数据交换需求，为实现更大的接入速率和处理性能，交换机结构将向全光方向发展。其中，针对快速光交换机的调度算法研究多以提供100%吞吐率为目标，在提供服务质量QoS（Quality of Service）保证方面研究相对较少。【方法】对此，本文基于矩阵分解和业务整形的思想、采用迭代与轮询相结合的方法，提出了一种时延确保的光交换机迭代调度算法。本文提出的迭代轮询（Iterative Round Robin，IRR）调度算法首先将业务速率矩阵映射为业务矩阵，然后基于业务矩阵的服务要求计算得到服务要求矩阵序列，最后从服务要求矩阵序列中提取调度矩阵序列。【结果】理论分析证明了IRR算法能够提供基于端口的时延确保，并且给出了在给定业务条件下时延上界计算方法。【结论】IRR调度算法可应用于光交换机的时延性能优化与时延确保的光交换系统的设计中，为下一代全光网络提供确定性服务质量提供关键支撑。

关键词：迭代轮询光交换机调度算法时延确保

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基于区块链的清洁能源数据溯源机制

信息网络安全 2024年第4期24卷 626-639页

作者：胡海洋刘畅王栋魏旭北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 国网数字科技控股有限公司北京100053 国网江苏省电力有限公司南京210024

全球正处于低碳发展的大趋势中,清洁能源是低碳发展的核心,也是解决气候问题的关键。目前清洁能源数据溯源方式,如中心化数据库、电子标签和能源证书等,存在中心化、数据来源和数据处理不透明等问题,无法保证数据与溯源结果的可信度和... 详细信息

全球正处于低碳发展的大趋势中,清洁能源是低碳发展的核心,也是解决气候问题的关键。目前清洁能源数据溯源方式,如中心化数据库、电子标签和能源证书等,存在中心化、数据来源和数据处理不透明等问题,无法保证数据与溯源结果的可信度和安全性。相比之下,区块链具有去中心化、透明性、不可篡改等特点,可以有效解决以上问题。因此,文章提出了一种基于区块链的清洁能源数据溯源机制。首先,文章提出了改进数据溯源描述模型ProVOC,实现清洁能源数据的全生命周期可信溯源,并通过结合区块链和图数据库实现数据的轻量化存储,提高了溯源效率;然后,文章提出了基于零知识证明的数据隐私保护机制,在用户数据隐私保护方面引入可撤销机制,在溯源数据隐私保护方面结合同态加密,实现更加安全的数据共享;最后,文章对所提出的数据溯源机制进行了功能验证和性能分析,实验结果表明,相比于现有的数据溯源框架,该机制在安全性等方面具有一定的优势。

关键词：清洁能源数据溯源区块链 ProVOC 零知识证明