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一种基于改进K核分解的合作网络关键节点集识别方法

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数据分析与知识发现 2024年第5期8卷 80-90页

作者：张大勇门浩苏展哈尔滨工业大学互动媒体设计与装备服务创新重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨150001

【目的】针对关键节点集识别算法中广泛存在的退化性问题,提出一种以半局域中心性为基础的改进型K-shell分解算法。【方法】算法根据节点一阶邻居信息构建半局域中心性指标,在考虑剩余节点的半局域信息和已移除节点的半局域信息基础上,... 详细信息

【目的】针对关键节点集识别算法中广泛存在的退化性问题,提出一种以半局域中心性为基础的改进型K-shell分解算法。【方法】算法根据节点一阶邻居信息构建半局域中心性指标,在考虑剩余节点的半局域信息和已移除节点的半局域信息基础上,通过递归移除方式确定最终的关键节点集。【结果】6组实际合作网络数据实验表明,改进的K-shell分解算法能够有效消除原有算法中的退化性问题,具有较高的计算准确性和较低的计算复杂度,适用于大规模合作网络中关键节点集的识别。【局限】受网络结构属性的影响,在部分样本网络中计算准确性低于介数中心性方法。【结论】通过对改进的K-shell分解算法计算所得的核心节点集的有效保护,能够提升合作网络的稳定性,有利于合作网络目标的实现。

关键词：合作网络分解算法关键节点集计算复杂度

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基于软件机器人的工控靶场应用软件行为模拟

北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2237-2244页

作者：刘志尧张格刘红日张旭陈翊璐王佰玲国家工业信息安全发展研究中心北京100040 威海天之卫网络空间安全科技有限公司威海264209 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院威海264209 哈尔滨工业大学网络空间安全学院哈尔滨150001

工控靶场为开展工业控制系统(ICS)安全研究提供重要支撑。面向工控靶场关键任务之一的应用软件行为模拟,提出一种软件机器人方法以实现工控靶场应用软件行为的逼真模拟。考虑软件图形界面及软件内在显隐式规则,提出基于尺度不变特征变换... 详细信息

工控靶场为开展工业控制系统(ICS)安全研究提供重要支撑。面向工控靶场关键任务之一的应用软件行为模拟,提出一种软件机器人方法以实现工控靶场应用软件行为的逼真模拟。考虑软件图形界面及软件内在显隐式规则,提出基于尺度不变特征变换(SIFT)图像相似度的软件菜单采集算法及混合状态机模型对应用软件行为进行建模。针对软件机器人的智能化问题,使用深度Q网络(DQN)算法驱动软件机器人对应用软件行为进行自主学习,同时结合多重经验回访和多重目标网络对DQN算法进行优化。实验结果表明:基于DQN的软件机器人能够对工控软件进行有效学习,且优化后的DQN算法自主学习效果更佳。

关键词：工控靶场应用软件行为模拟软件机器人混合状态机深度Q网络

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区块链扩展技术现状与展望

软件学报 2024年第2期35卷 828-851页

作者：陈晶杨浩何琨李凯加梦杜瑞颖空天信息安全与可信计算教育部重点实验室(武汉大学国家网络安全学院) 湖北武汉430072

近年来,区块链技术引起广泛关注,其作为一种分布式账本技术,由于具备开放性、透明性和不可篡改性,已经被应用到诸多领域.但随着用户数量和访问需求的大幅增加,现有区块链体系结构可扩展性不足导致的性能瓶颈,制约了区块链技术的应用和推... 详细信息

近年来,区块链技术引起广泛关注,其作为一种分布式账本技术,由于具备开放性、透明性和不可篡改性,已经被应用到诸多领域.但随着用户数量和访问需求的大幅增加,现有区块链体系结构可扩展性不足导致的性能瓶颈,制约了区块链技术的应用和推广,如何解决可扩展性问题已成为学术界和工业界关注的热点.对已有的区块链扩展方案进行分析和总结.首先,介绍区块链基本概念和可扩展性问题的由来,定义可扩展性问题并提出衡量可扩展性的指标.其次,给出分类框架,将现有方案按网络扩展、链上扩展、链下扩展3大类进行介绍,通过对不同的区块链可扩展性方案进行分析,比较各自的技术特点并归纳优缺点.最后,对亟待解决的开放性问题进行讨论,展望区块链技术未来趋势.

关键词：区块链可扩展性交易吞吐量区块链体系结构区块链共识

基于上下文生成对抗网络的时间序列异常检测方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 1-11页

作者：胡智超余翔湛刘立坤张宇于海宁哈尔滨工业大学网络空间安全学院哈尔滨150001

时间序列的异常检测是网络服务保障、数据安全检测、系统监控分析等应用中所依赖的一项关键技术。为解决在实际场景的时间序列异常检测中由于时间序列上下文的模糊性、数据分布的复杂性以及异常检测模型的不确定性所带来的异常检测结果... 详细信息

时间序列的异常检测是网络服务保障、数据安全检测、系统监控分析等应用中所依赖的一项关键技术。为解决在实际场景的时间序列异常检测中由于时间序列上下文的模糊性、数据分布的复杂性以及异常检测模型的不确定性所带来的异常检测结果的有效性、合理性、稳定性等不足的问题,本文提出了一种新的基于上下文生成对抗网络的时间序列异常检测方法AdcGAN。首先,通过处理历史数据,提取用于生成时序数据的条件上下文;然后,采用条件生成对抗网络的设计策略,使用条件上下文,构建上下文生成对抗网络,实现对任意时刻数据的条件分布预测,同时AdcGAN采用Dropout近似模型不确定性,使用概率分布代替点估计作为预测结果;接着,从观测的差异(用期望偏差表示)和模型的不确定性(用预测方差表示)两个方面来衡量异常;最后,提出基于数据统计信息的异常阈值自动设置方法,减少手动调节的参数量。实验结果表明,与同类基准算法进行对比,在NAB数据集中的47个真实时序数据上,本文提出的AdcGAN可以有效地检测出时序数据中的异常,在大多数评价指标上都优于其他基准方法,并且具有更好的稳定性。

关键词：时间序列异常检测生成对抗网络模型不确定性生成模型深度学习

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基于国密的数字藏品网络拍卖隐私保护方法

软件学报 2024年

作者：邵宽张镇勇杨科迪朱俊彦王鑫田有亮马建峰公共大数据国家重点实验室计算机科学与技术学院(贵州大学) 齐鲁工业大学(山东省科学院)算力互联网与信息安全教育部重点实验室西安电子科技大学网络与信息安全学院

近年来,数字藏品的线上交易越发频繁,如阿里拍卖、OpenSea等,网络拍卖作为数字藏品交易的重要手段,有效支撑了数字藏品在市场中的流通.然而,网络拍卖中竞标者的竞价隐私存在泄露风险.针对此问题,本文提出一种基于国密的数字藏品网络拍... 详细信息

近年来,数字藏品的线上交易越发频繁,如阿里拍卖、OpenSea等,网络拍卖作为数字藏品交易的重要手段,有效支撑了数字藏品在市场中的流通.然而,网络拍卖中竞标者的竞价隐私存在泄露风险.针对此问题,本文提出一种基于国密的数字藏品网络拍卖隐私保护方案,该方案在保护用户竞价隐私同时,兼顾了竞价信息的可用性.具体来说,本文通过设计同态加密计算方法,加密竞标者的竞价信息和运用同态运算对竞价信息添加噪声这两个步骤,保障拍卖过程竞标者竞价隐私.根据网络拍卖隐私保护协议执行效率需求设计了基于CRT-BSGS的国密SM2同态算法,相较于Paillier算法具有显著的效率提升.最后,通过实验证明了本文所提方案的安全性和高效性.

关键词：数字藏品网络拍卖隐私保护同态加密

基于区块链的跨数据中心匿名可监管身份认证方案

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网络与信息安全学报 2024年第2期10卷 47-58页

作者：徐淑奖张朝阳王连海张淑慧邵蔚齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省计算中心(国家超级计算济南中心)算力互联网与信息安全教育部重点实验室山东济南250014 山东省基础科学研究中心(计算机科学)山东省计算机网络重点实验室山东济南250014

随着大数据和云计算技术的发展,金融机构之间跨机构数据共享交互日益增多。由于隐私泄露事件的频繁发生,数据安全保护面临着严峻的挑战,也对跨数据中心的身份认证等数据安全管理技术提出了更高的要求。传统的中心化身份认证方案在安全... 详细信息

随着大数据和云计算技术的发展,金融机构之间跨机构数据共享交互日益增多。由于隐私泄露事件的频繁发生,数据安全保护面临着严峻的挑战,也对跨数据中心的身份认证等数据安全管理技术提出了更高的要求。传统的中心化身份认证方案在安全性和可扩展性方面存在缺陷,难以满足高频跨中心数据共享的应用需求。区块链具有分布式、难以篡改、可追溯、多方共识等优异特性,为跨数据中心身份认证提供了崭新的思路。在实际应用场景中,不仅要对用户的身份隐私进行保护,还需要对用户的匿名身份进行有效的监管。提出了一种基于区块链的匿名可监管的跨数据中心身份认证方案,不改变各数据中心原有架构,以各数据中心的管理节点为中心建立分布式多中心的联盟链;利用区块链技术,保障身份认证过程的透明性和可信性;采用属性签名保护用户身份隐私,并建立身份映射表追踪用户真实身份,实现用户身份隐私保护和监管兼顾的跨数据中心身份认证。安全性分析和仿真实验结果表明,该方案无须用户再次注册,具有不可伪造性和可追踪等特性,能够抵御重放攻击、拒绝服务攻击、篡改攻击、中间人攻击等网络攻击。

关键词：数据安全区块链身份认证隐私保护身份监管

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算力网络环境下基于区块链的自适应联邦学习

网络与信息安全学报 2024年第3期10卷 130-142页

作者：刘天瑞王连海王启正徐淑奖张淑慧王英晓春齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省计算中心(国家超级计算济南中心) 算力互联网与信息安全教育部重点实验室山东济南250014 山东省计算机网络重点实验室山东省基础科学研究中心(计算机科学)山东济南250014

算力网络旨在深度融合算力资源与网络资源,实现对泛在离散部署的海量数据和异构资源的高效利用。为了应对算力网络中复杂的多中心计算协同和数据隐私安全的要求,联邦学习在隐私保护和边缘算力资源利用等方面有着先天的优势。然而,基于... 详细信息

算力网络旨在深度融合算力资源与网络资源,实现对泛在离散部署的海量数据和异构资源的高效利用。为了应对算力网络中复杂的多中心计算协同和数据隐私安全的要求,联邦学习在隐私保护和边缘算力资源利用等方面有着先天的优势。然而,基于算力边缘服务器的高度异构和广泛分布,算力网络环境下的联邦学习仍然存在一定的困难。一方面,算力网络中海量边缘服务器之间存在的数据异质性会引起非独立同分布问题,导致联邦学习中局部模型的更新偏离全局最优值。另一方面,由于不同边缘服务器的数据质量存在差异,生成低质量的局部模型会显著影响训练效果。为了解决上述问题,提出了基于区块链的自适应联邦学习(AWFL-BC,adaptiveweightfederatedlearning-blockchain)方案。通过智能合约计算不同边缘服务器的数据分布距离,生成相似度矩阵指导聚合。同时,设计了一种自适应权重聚合算法,以减轻由数据质量差异引起的模型性能和稳定性下降,从而提升模型的准确率,加速模型收敛。最后,结合区块链技术加强了安全保障机制,可有效防止投毒攻击与推理攻击。在3个公有标准数据集上进行的综合实验表明,与最先进的方法相比,AWFL-BC实现了更高的模型准确率,且模型收敛速度更快。

关键词：联邦学习区块链自适应权重非独立同分布数据算力网络

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锁闭保护:基于程序行为分析的非预期执行攻击阻断

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计算机学报 2024年第7期47卷 1697-1712页

作者：杨佳庚方滨兴冀甜甜张云涛王田崔翔王媛娣哈尔滨工业大学(深圳)计算机科学与技术学院广东深圳518055 北京邮电大学可信分布式计算与服务教育部重点实验室北京100876 中关村实验室北京100194 积至(海南)信息技术有限公司北京100029

投递恶意代码以调用安全敏感服务是网络攻击中实施窃取、损毁、致瘫攻击的必要行为,使网络空间面临严重威胁。本文将此类攻击称为非预期执行攻击,现有的防御技术难以检测以合法载体实施的这类攻击.本文提出了一种称为锁闭保护结构的安... 详细信息

投递恶意代码以调用安全敏感服务是网络攻击中实施窃取、损毁、致瘫攻击的必要行为,使网络空间面临严重威胁。本文将此类攻击称为非预期执行攻击,现有的防御技术难以检测以合法载体实施的这类攻击.本文提出了一种称为锁闭保护结构的安全防护机制,作为现有防御技术的补充和安全底线,是阻断恶意行为实施的最后一道防线.通过分析目标程序针对安全敏感服务的预期行为,监控程序实际行为,阻断与预期行为不一致的服务执行,实现对非预期执行攻击的防御。基于对影响服务行为的关键要素的观察,本文提出了锁闭保护模型,作为阻断非预期执行攻击的理论支撑。然后,在Linux实验环境下实现了一个锁闭保护原型系统,使用真实的高级持续性威胁攻击样本、内核权限提升漏洞以及流行的应用程序进行了有效性验证,并评估了其产生的性能开销.实验结果表明,该原型系统能成功抵御典型的非预期执行攻击,仅引入不超过5%的性能开销.

关键词：安全敏感服务非预期执行攻击锁闭保护程序行为监控攻击阻断

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一种面向工业物联网的远程安全指令控制方案

计算机工程 2024年第3期50卷 28-35页

作者：陈纪成包子健罗敏何德彪武汉大学国家网络安全学院空天信息安全与可信计算教育部重点实验室湖北武汉430072

随着工业领域对智能化要求的不断提高,工业物联网(IIoT)得到了快速发展,其可以有效提高工业生产中的流程效率和决策质量,具有广阔的应用前景。然而,近年来IIoT的安全问题逐渐凸显。针对远程指令控制这一应用场景,设计一种基于SM9标识密... 详细信息

随着工业领域对智能化要求的不断提高,工业物联网(IIoT)得到了快速发展,其可以有效提高工业生产中的流程效率和决策质量,具有广阔的应用前景。然而,近年来IIoT的安全问题逐渐凸显。针对远程指令控制这一应用场景,设计一种基于SM9标识密码算法的两方协同群签名算法,并结合区块链实现面向IIoT的远程安全指令控制方案,以保障IIoT中远程指令操作的安全性。该方案基于国密SM9标准,群管理员审核指令,并与发起指令签署请求的用户协同完成群签名,群签名在保护签名者身份隐私的同时可以由群管理员在必要时公开签名者身份。通过引入区块链技术,实现IIoT平台的去中心化管理,并通过智能合约获取指令执行历史数据,方便后续审计与追责。此外,方案在签名验证阶段通过批量验证来有效减少计算消耗。安全性及性能分析结果表明:在签名数量超过20条时,该方案通过批量验证的方式可以使得计算量减少50%以上;相较对比方案,所提方案在IIoT环境下安全性和实用性更高。

关键词： SM9标识密码算法群签名两方协同签名工业物联网区块链