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一种安全、高性能的软件定义网络多控制器体系结构 Article

Huan-zhao WANG,Peng ZHANG,Lei XIONG,Xin LIU,Cheng-chen HU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第7期页码 634-646 doi: 10.1631/FITEE.1500321

摘要：控制器在软件定义网络（software-defined networking）中扮演着至关重要的角色。然而现有的SDN控制器体系结构存在单点故障隐患，即控制器资源容易被洪泛的数据流请求耗尽。此外，由于网络应用和控制器之间复杂的交换行为，数据流建立的时延也比较大。为了解决以上SDN控制器的安全和性能问题，本文提出一种名为分布式数据存储（distributed rule store，DRS）的SDN多控制器体系结构。在DRS体系结构中，控制器将网络应用预计算的流规则进行缓存，并把这些规则分布式存储在不同的控制器实例上。每个控制器仅存储其中的一部分规则，并周期性地检查其他控制器中规则的完整性。实验结果表明DRS可以有效保证分布式规则存储的一致性，且相对于已有的ONOS和Floodlight控制器，数据流建立的时间更短、吞吐量更大。

关键词：软件定义网络；安全；多控制器；分布式规则存储

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多智能体分布式智能控制在VAV空调系统中的应用

张宏伟,吴爱国,盛涛

《中国工程科学》 2006年第8卷第7期页码 58-62

摘要：

针对变风量（VAV）空调系统的特性，将VAV系统分解为多个智能体，提出了基于多智能体技术的分布式智能控制方法，有效地解决了变风量空调系统回路间的解耦和协调问题。建立了VAV系统的动态仿真程序，仿真结果表明该控制方法是有效的。

关键词：变风量智能体多智能体系统分布式智能控制

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基于特征-模式图的SDN下分布式拒绝服务攻击发现方法 Special Feature on Future Network-Research Article

Ya XIAO, Zhi-jie FAN, Amiya NAYAK, Cheng-xiang TAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第9期页码 1195-1208 doi: 10.1631/FITEE.1800436

摘要：由于软件定义网络（software-defined networks, SDN）的开方式结构，软件定义网络环境下的安全威胁已成为一个重要问题。在所有威胁中，分布式拒绝服务攻击（distributed denial-of-service, DDoS）对网络具有巨大影响。本文提出一种基于特征-模式图模型的方法来发现软件定义网络环境下的DDoS攻击行为。所提出的特征-模式图采用网络模式作为节点，将其相似度作为加权边。该图模型可同时表示网络包的头信息和各网络模式之间的关系信息。节点之间的相似度由度量学习和马氏距离表示。

关键词：软件定义网络；分布式拒绝服务攻击；行为检测；距离度量学习；特征-模式图

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基于Web服务的分布式仿真系统的双重访问控制

陈学勤,吴慧中,朱耀琴

《中国工程科学》 2009年第11卷第8期页码 72-78

摘要：

随着分布式仿真系统与Web服务技术的结合日益紧密，以及功能与资源分离的愈加明显，导致大量仿真资源暴露于网络中，传统、单一的访问控制模型已无法应对为此提出了一种基于属性的针对功能和资源的双重访问控制模型，采用证书代理机制实现功能端单点登录，采用XACML实现资源端多属性的访问控制。详细描述了该模型的访问控制流程，目前已应用到虚拟采办系统中。通过对性能的分析和测试，证明了该双重访问控制模型的可用性和有效性。

关键词： Web服务安全双重访问控制分布式仿真系统

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基于分布式事件触发策略的异构非线性多智能体系统包含控制 Research Articles

孙雅妮,邹文成,郭健,向峥嵘

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000034

摘要：研究分布式事件触发策略下高阶异构非线性多智能体系统包含控制问题。为实现包含控制目标并减少智能体间的通讯损耗，采用反推控制法、李雅普诺夫函数分析法和神经网络，提出一种分布式事件触发控制策略。为避免对状态误差的连续监测，将事件触发情形的结论推广到自触发控制情形。所提控制协议和触发规则确保每个智能体的输出能在一定误差范围内收敛到有多个领导者信号组成的凸包中。

关键词：多智能体系统；分布式事件触发控制；包含控制；异构非线性系统；Zeno现象

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分布式能量系统浅析

宋之平

《中国工程科学》 2004年第6卷第12期页码 78-84

摘要：

现代分布式能量系统的出现是能源领域涉及可持续发展战略的一件大事。讨论了有关这一系统的一些基本概念，把它定义为“位于或临近用户中心、不以大规模、远距离输送电力为目的并具有环境相容性的电力总能系统”。分布式能量系统为热电联产和多联产的有效实施提供了最有利的系统形式，以分布式能量系统的方式耗用天然气可提高其经济性和与环境的相容性。认为，从长远的观点应把洁净煤也视为分布式能量系统的重要一次能源。选择在发展大型集中式能量系统过程的同时不失时机、因地制宜地发展分布式能量系统，把它放在与之并行不悖且相辅相成的地位，以促进我国能源事业的可持续化发展。

关键词：分布式能量系统可持续发展战略热电联产多联产

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可编程软件定义网络的新架构与安全技术：综述 None

Shen WANG, Jun WU, Wu YANG, Long-hua GUO

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第12期页码 1500-1521 doi: 10.1631/FITEE.1800575

摘要：当前，网络空间已经成为社会基础设施的一个重要组成部分。随着网络规模快速发展，应用程序和服务日益丰富，底层网络设备（如交换机和路由器）承载功能被不断扩展。为提升网络动态架构、安全性和服务质量，网络控制平面与数据平面的解耦是网络技术发展趋势。目前，软件定义网络（SDN）是新兴网络领域最热门、最具前景的技术之一。在SDN中，通过在专有设备部署高级别策略指导网络设备数据转发，减少网络设备复杂功能。SDN有利于实现网络新技术、新协议，提升部署功能灵活性和可操作性。然而，该新型网络技术面临架构和安全方面的新挑战。本文为可编程SDN最新进展相关研究提供一个全面综述，分析已被研究和有待解决的问题，并分析在框架架构和安全领域的发展趋势。

关键词：软件定义网络（SDN）；安全；可编程

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相对传感网络分布式卡尔曼滤波器的收敛性分析 Research

Che LIN, Rong-hao ZHENG, Gang-feng YAN, Shi-yuan LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第9期页码 1063-1075 doi: 10.1631/FITEE.1700066

摘要：严格分析了相对传感网络中分布式卡尔曼滤波问题。用无向图对相对传感网络建模，并假设网络中各节点具有相同动力学模型。给出整个系统可观测性的充要条件，并详细证明。通过局部信息和测量通信，设计了一种基于卡尔曼滤波技术的分布式次优估计器，并与集中式最优估计器比较。给出系统收敛对应的网络拓扑充分条件，并结合系统参数给出n个线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）方程的数值解。数值仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：相对传感网络；分布式卡尔曼滤波；Schur稳定；线性矩阵不等式

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波长三次重用的多波长星形光网络及其性能分析

甘朝钦

《中国工程科学》 2002年第4卷第10期页码 84-89

摘要：

通过引入分布式结构+反馈回路+波长分组的方法，提出了一种新的波长三次重用的多波长星形光网络。这种新的网络通过多耦合器内连和网络所有信道波长的三次重用，使网络规模和网络最大吞吐量都达到常规WDM星形网的4倍；通过单纤双向传输，在网络节点数相同的条件下，可节省光纤50%；通过采用分布式结构，使网络的抗毁性得到大幅度提高

关键词：波分复用波长重用可调多波长选择路由器分布式结构反馈回路波长分组

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一种控制规则自调整的模糊控制器

程金,张承慧,夏东伟

《中国工程科学》 2003年第5卷第9期页码 78-81

摘要：

根据模糊控制理论和实际工程经验，设计了一个控制规则能够自调整的模糊控制器，详细介绍了该模糊控制器的控制原理和运行机制，并作出了仿真。该模糊控制器控制精度高，动态和稳态性能均优于传统的PID和基本模糊控制器，且具有较好的鲁棒性和抗扰动能力。仿真和工程实践证明，该模糊控制器具有简便、稳定的优点，且易于工程实现，具有较高的工程应用价值。

关键词：模糊控制控制规则自调整自适应

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基于梯度跟踪和分布式重球加速的分布式随机优化算法 Research Articles

孙碧皓1,胡锦辉1,夏大文2,李华青1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第11期页码 1463-1476 doi: 10.1631/FITEE.2000615

摘要：由于在机器学习和信号处理中的广泛应用，近年来分布式优化得到良好发展。本文致力于研究分布式优化以求解目标函数全局最小值。该目标是分布在个节点的无向网络上的平滑且强凸的局部成本函数总和。与已有工作不同的是，我们使用分布式重球项以提高算法的收敛性能。为使现有分布式随机一阶梯度算法的收敛加速，将动量项与梯度跟踪技术结合。

关键词：分布式优化；高性能算法；多智能体系统；机器学习问题；随机梯度

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面向离散多智能体系统一致性问题的自触发鲁棒分布式模型预测控制方法 Research Articles

李佳琦1,王庆领2,苏延旭2,孙长银

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第8期页码 1068-1079 doi: 10.1631/FITEE.2000182

摘要：针对一类有界加性扰动下的非线性离散多智能体系统一致性问题，提出一种基于自触发鲁棒分布式模型预测控制的一致性算法。首先构造了一个新的代价函数，多智能体系统通过该函数进行耦合控制。为克服加性扰动，利用每个智能体的模型预测控制器迭代求解最坏情况下的局部最小—最大优化问题。然后，给出保证算法迭代可行性和闭环多智能体系统达到一致性的充分条件。

关键词：一致性；自触发控制；分布式模型预测控制

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控制器局域网在错误状态下的报文延时分布研究 Research Papers

Lei-ming ZHANG, Yi-chao SUN, Yong LEI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第6期页码 760-772 doi: 10.1631/FITEE.1700815

摘要：控制器局域网（CAN）是一种广泛应用于各类工业场景的现场总线协议。为深入理解错误发生时的网络行为并优化网络控制系统设计，需分析CAN网络报文响应时间。本文在考虑错误的基础上，提出一种新颖的CAN网络报文延时分布分析方法，将复杂报文序列分解为典型报文模式和情形。首先开发随机故障模型并定义概率因子计算错误的分布形式，其次基于错误分布分析单个子节点布局下报文的延时分布。然后基于典型报文模式和情形的延时分布，开发多子节点布局下报文延时分布的分析框架。最后搭建实验平台，在不同网络设置下进行多组实验，展示和验证该方法。结果表明该方法计算出的报文延时分布与实际观测值一致。

关键词：控制器局域网；报文延时；概率分布；错误

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基于接入控制器模式的公共无线局域网安全体系设计

宋宇波, 胡爱群, 杨晓辉

《中国工程科学》 2008年第10卷第8期页码 56-59

摘要：

公共无线局域网面临网络安全、用户数据保护、身份认证、移动管理及网络服务等多方面的挑战。在此基础上提出一种基于接入控制器模式的通用安全体系，可应用与目前大多数类型的公共无线局域网。

关键词：公共无线局域网安全体系认证接入控制器

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具有外部干扰和障碍物的无人机编队分布式博弈策略 Research Article

袁洋1,邓亦敏1,罗斯达2,段海滨1,3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1020-1031 doi: 10.1631/FITEE.2100559

摘要：本文研究了具有外部干扰和障碍物的无人机编队分布式博弈策略，该策略基于分布式模型预测控制（MPC）框架和基于Levy飞行的鸽群优化算法（LFPIO）。首先，提出一种非奇异快速终端滑模观测器（NFTSMO）估计无人机受扰动的影响，并利用Lyapunov函数证明该观测器在固定时间内收敛。其次，设计一种基于拓扑重构的避障策略，使无人机能够以较小能量消耗安全通过障碍物。然后，建立一个分布式MPC框架，该框架中每架无人机仅与邻居交换消息，通过设计分布式MPC代价函数，将无人机编队问题转化为博弈问题，并利用基于Levy飞行的鸽群优化算法求解纳什均衡。

关键词：分布式博弈策略；无人机；分布式模型预测控制；基于Levy飞行的鸽群优化算法；非奇异快速终端滑模观测器；避障策略