分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論精選(九篇)

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第1篇：分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論范文

關(guān)鍵詞：網(wǎng)格計(jì)算、五層沙漏結(jié)構(gòu)；OGSA-DAI；OGSI；Globus Toolkits；Web Service

1引言

網(wǎng)格技術(shù)的起源于上世紀(jì)90年代初，由于吉比特傳輸?shù)某霈F(xiàn)，人們開始設(shè)想使用這種線路連接各地的超級(jí)計(jì)算機(jī)，共享計(jì)算資源。然而，那時(shí)這種系統(tǒng)被稱為“元系統(tǒng)”或者“元計(jì)算機(jī)”。直到1998年，開發(fā)研究人員建立網(wǎng)格論壇，并發(fā)表了關(guān)于它的定義后，網(wǎng)格技術(shù)才進(jìn)入到主流研究領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)對(duì)于網(wǎng)格的定義是：一個(gè)硬件和軟件相結(jié)合的基礎(chǔ)架構(gòu)，提供可靠的、兼容的、普遍的和廉價(jià)的高端計(jì)算接入能力。從最初的定義看，它類似于分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但這個(gè)定義并不準(zhǔn)確，它僅僅明確了網(wǎng)格技術(shù)的由來，網(wǎng)格技術(shù)是分布式網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的下一代。要準(zhǔn)確的理解網(wǎng)格技術(shù)，必須首先了解它的以下一些主要特征：

（1）、高度的伸縮性

（2）、地理分布性

（3）、異構(gòu)性

（4）、資源共享

（5）、資源協(xié)調(diào)能力

（6）、透明接入

（7）、可靠接入

（8）、兼容接入

（9）、普遍性：

依據(jù)以上網(wǎng)格所具有的特征，《Grid Characteristics and Uses: a Grid Definition》一文指出如下網(wǎng)格的定義：一個(gè)高度可伸縮的、物理分布的、在硬件和軟件結(jié)構(gòu)上屬于異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)、被很多的機(jī)構(gòu)同時(shí)管理的資源，協(xié)調(diào)的提供透明的、可信賴的、普遍的和一致的計(jì)算以支持多樣的應(yīng)用。這些應(yīng)用能執(zhí)行包括分布式計(jì)算、高吞吐量計(jì)算、按需計(jì)算、數(shù)據(jù)精細(xì)計(jì)算、協(xié)作計(jì)算和多媒體計(jì)算等。

2網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)就是關(guān)于建造網(wǎng)格的技術(shù)，它給出了網(wǎng)格的基本組成與功能，描述了網(wǎng)格各組成部分的關(guān)系以及它們集成的方式與方法，刻畫了支持網(wǎng)格有效運(yùn)行的機(jī)制。Foster將網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)定義為“劃分系統(tǒng)基本組件，指定組件的目的與功能，說明組件之間如何相互作用的技術(shù)”

2.1五層沙漏結(jié)構(gòu)

五層沙漏結(jié)構(gòu)是一種早期的抽象層次結(jié)構(gòu)，它以“協(xié)議”為中心，強(qiáng)調(diào)服務(wù)與API和SDK的重要性。五層沙漏結(jié)構(gòu)如下圖：

2.1.1構(gòu)造層

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造層的功能是控制可以使用的資源，并提供訪問這些資源的接口。

2.1.2連接層

連接層實(shí)現(xiàn)資源和應(yīng)用的通信。它定義了核心的通信和認(rèn)證協(xié)議,用于網(wǎng)格中的網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理。

2.1.3資源層

資源層實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)資源的共享。他在連接層之上，用于初始化、監(jiān)視、控制單個(gè)資源的共享操作。

2.1.4匯聚層

匯聚層的作用是協(xié)調(diào)共享的資源，它描述資源的共性，說明不同集合資源之間是如何相互作用的。資源層協(xié)議必須是通用的而且可以廣泛使用，匯聚層協(xié)議在資源層通用目的的協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的應(yīng)用。

2.1.5應(yīng)用層

應(yīng)用層是在虛擬組織環(huán)境中存在的。從應(yīng)用程序員的觀點(diǎn)看網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，應(yīng)用是根據(jù)在任一層次上定義的服務(wù)來構(gòu)造的。

2.2五層沙漏結(jié)構(gòu)的技術(shù)細(xì)節(jié)

五層沙漏結(jié)構(gòu)側(cè)重于定性的描述，它包含如下一些內(nèi)容：

2.2.1共享

共享強(qiáng)調(diào)對(duì)計(jì)算機(jī)、軟件、數(shù)據(jù)以及其它資源的直接訪問。這種共享必須是高度可控的，需要在資源控制者和使用者之間定義什么是可共享的，哪些用戶可以共享，在什么條件下可以共享。這里的共享是一種隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)共享，而不是靜態(tài)的。主要有三種形式形式的共享關(guān)系：C/S共享關(guān)系、P2P共享關(guān)系、Proxy共享關(guān)系。

2.2.2互操作

共享定義為對(duì)各種資源的直接訪問，也就是支持互操作。因此，共享關(guān)系需要一種互操作的機(jī)制，使共享可以跨越不通的組織邊界、使用策略以及資源類型。

2.2.3開放式協(xié)議

為實(shí)現(xiàn)互操作，必須制定和相互遵守協(xié)議。這里的協(xié)議是指為了實(shí)現(xiàn)特定的操作而定義的分布式系統(tǒng)元素之間交互的方式以及交互過程中交換的信息的結(jié)構(gòu)。

2.2.4API/SDK

API（Application Programming Interfaces）和SDK（Software Development Kits），使得在建立網(wǎng)格應(yīng)用時(shí)可以在抽象的基礎(chǔ)上提高編程的級(jí)別。沙漏的層次結(jié)構(gòu)。

2.2.5沙漏形狀

五層結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)是沙漏形狀，其內(nèi)在含義就是因?yàn)楦鞑糠謪f(xié)議的數(shù)量是不同的，對(duì)于其最核心的部分，要能夠?qū)崿F(xiàn)上層各種協(xié)議向核心協(xié)議的映射，同時(shí)實(shí)現(xiàn)核心協(xié)議向下層其它各種協(xié)議的映射，核心協(xié)議在所有支持網(wǎng)格計(jì)算的地點(diǎn)都應(yīng)得到支持。因此核心協(xié)議的數(shù)量不應(yīng)該太多，這樣核心協(xié)議就形成了協(xié)議層次結(jié)構(gòu)中的一個(gè)瓶頸，在五層結(jié)構(gòu)中，資源層和連接層共同組成這個(gè)核心的瓶頸部分。

3OGSA-DAI（Open Grid Services Architecture - Data Access and Integration）

隨著網(wǎng)格在科學(xué)研究領(lǐng)域的成功應(yīng)用，工業(yè)界對(duì)于網(wǎng)格的興趣也日益增加，網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的變化，采用了“服務(wù)”這種可以組合的概念來構(gòu)建出網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)(OGSA)。

開放網(wǎng)格服務(wù)體系OGSA 是在Globus ToolKit 和Web Services 技術(shù)融合的基礎(chǔ)上提出的一套基于網(wǎng)格服務(wù)的分布式交互和計(jì)算體系結(jié)構(gòu),用來確保異構(gòu)系統(tǒng)間的互操作性。

OGSA 架構(gòu)由資源層、Web 服務(wù)層、基于OGSA架構(gòu)的服務(wù)層、網(wǎng)格應(yīng)用層構(gòu)成。

（1）資源層：包括物理資源和邏輯資源，物理資源之上是邏輯資源，它們通過虛擬化和聚合物理層的資源來提供額外的功能，通用的中間件，比如文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、目錄、工作流管理和安全認(rèn)證等，在物理網(wǎng)格之上提供這些抽象服務(wù)。

（2）Web 服務(wù)層。所有網(wǎng)格資源（邏輯的與物理的）在這一層都被建模為服務(wù)。它為所有網(wǎng)格資源指定標(biāo)準(zhǔn)的接口、行為與交互，提供動(dòng)態(tài)的、有狀態(tài)的和可管理的Web 服務(wù)的能力。

（3）基于OGSA 架構(gòu)的網(wǎng)格服務(wù)層。定義基于網(wǎng)格架構(gòu)的核心服務(wù)，這些核心網(wǎng)格服務(wù)包括：服務(wù)管理、服務(wù)通信、策略服務(wù)、安全服務(wù)等。這些服務(wù)的提供，使OGSA 變成更加有用的面向服務(wù)的架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）。

（4）網(wǎng)格應(yīng)用層。網(wǎng)格用戶可以使用其提供的可視化工具或環(huán)境開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)，是戶需求的具體體現(xiàn)，是各種應(yīng)用軟件的研究。

3.1OGSA-DAI的基本思想

3.1.1以服務(wù)為中心的模型

OGSA是以服務(wù)為中心的“服務(wù)結(jié)構(gòu)”。這里的服務(wù)是指具有特定功能的 網(wǎng)絡(luò)化實(shí)體。在五層沙漏結(jié)構(gòu)中，強(qiáng)調(diào)的是被共享的物理資源，在OGSA中，服務(wù)所指的概念更廣，包括各種計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)、程序、數(shù)據(jù)庫等等，一切皆為服務(wù)。五層模型試圖實(shí)現(xiàn)的是對(duì)資源的共享，而在OGSA中，實(shí)現(xiàn)的將是對(duì)服務(wù)的共享。從資源到服務(wù)，這種抽象將資源、信息、數(shù)據(jù)等統(tǒng)一起來，十分有利于靈活的、一致的、動(dòng)態(tài)的共享機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，使得分布式系統(tǒng)管理有了標(biāo)準(zhǔn)的接口和行為。簡(jiǎn)單的說，

網(wǎng)格服務(wù)＝接口/行為＋服務(wù)數(shù)據(jù)；

3.1.2統(tǒng)一的Web Service框架

一個(gè)Web Service就是一個(gè)可以被URI識(shí)別的軟件應(yīng)用，它的接口和綁定可以被XML描述與發(fā)現(xiàn)，并且可以通過基于internet的協(xié)議直接支持與其它基于XML消息的軟件應(yīng)用的交互。

Web Service描述了一種新出現(xiàn)的、重要的分布式計(jì)算范式，它強(qiáng)調(diào)基于單個(gè)INTERNET標(biāo)準(zhǔn)(XML)來解決異構(gòu)分布式計(jì)算的問題。Web Service定義了一種技術(shù)，用于描述被訪問的軟件組件、訪問組件的方法以及找到相關(guān)服務(wù)提供者的發(fā)現(xiàn)方法。

OGSA是符合標(biāo)準(zhǔn)的Web Service框架的， OGSA對(duì)Web Service進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了網(wǎng)格服務(wù)（Grid Service）的概念，使得它可以支持臨時(shí)服務(wù)實(shí)例，并且能夠動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和刪除。

由于OGSA采用統(tǒng)一的Web Service框架，因此很自然就具備了Web Service的所有有利因素，比如服務(wù)的描述和發(fā)現(xiàn)等。

3.2OGSA的兩大支撐技術(shù)

3.2.1  Globus

Globus是一種基于社團(tuán)的、開發(fā)結(jié)構(gòu)，開發(fā)源碼的服務(wù)的集合，也是支持網(wǎng)格與網(wǎng)格應(yīng)用的軟件庫，該工具包解決了安全，信息發(fā)現(xiàn)，資源管理，數(shù)據(jù)管理，通信，錯(cuò)誤檢測(cè)以及可移植等問題。

Globus工具包在世界上的許多網(wǎng)格項(xiàng)目中被使用，最新發(fā)行的Globus工具包GT4（Globus toollit4.0）被稱為迄今為止“最能滿足企業(yè)需求”的版本。網(wǎng)格服務(wù)和Web服務(wù)被OGSI（Open Grid Services Infrasturcture，開放式網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)）明確的定義。

3.2.2Web Service

關(guān)于XML協(xié)議方面的工作是Web Serivice的基礎(chǔ)。Web Serivice中幾個(gè)比較重要的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是SOAP（Simple Object Access Protocol），WSDL（Web Service Description Language），WS-Inspection，UDDI(Universal Description,Discovery,&Integration)。

SOAP是 基于XML的RPC協(xié)議，用于描述通用的WSDL目標(biāo)。

WSDL用于描述服務(wù)，包括接口和訪問的方法。

WS-Inspection給出了一種定義服務(wù)描述的慣例，包括一種簡(jiǎn)單的XML語言和相關(guān)的管理，用于定位服務(wù)提供者公布的服務(wù)。

UDDI定義了Web Service的目錄結(jié)構(gòu)。

4網(wǎng)格技術(shù)分類

網(wǎng)格技術(shù)的核心思想是利用高速網(wǎng)絡(luò)，最大程度的利用閑置的計(jì)算資源，進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，產(chǎn)生了一些列的理論、技術(shù)和實(shí)現(xiàn)的整體構(gòu)成了網(wǎng)格技術(shù)。它包括一下一些部分：

其中最關(guān)鍵的一層是網(wǎng)絡(luò)核心中間件，這層軟件架構(gòu)能夠?qū)Ψ植嫉母鞣N資源進(jìn)行有效管理，為整個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用提供高效、安全、可靠的服務(wù)。網(wǎng)格核心中間件，是網(wǎng)格系統(tǒng)中連接上層應(yīng)用和下層資源的紐帶，它提供對(duì)網(wǎng)格的管理功能，但是這種功能一般層次上比較低，因此不容易被普通的開發(fā)者掌握。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，網(wǎng)格開發(fā)環(huán)境便應(yīng)運(yùn)而生，它是為了方便使用網(wǎng)格的各種功能而提出的一種集成的，高效的網(wǎng)格應(yīng)用技術(shù)人員工作環(huán)境，可以很容易的實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)格功能。

5結(jié)論

網(wǎng)格研究最初的目標(biāo)是希望能夠?qū)⒊?jí)計(jì)算機(jī)連接成為一個(gè)可遠(yuǎn)程控制的元計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，現(xiàn)在，已發(fā)展成為建立大規(guī)模計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的通用基礎(chǔ)支撐結(jié)，實(shí)現(xiàn)資源共享和分布協(xié)同工作。網(wǎng)格技術(shù)的最終目的是希望用戶在使用網(wǎng)格計(jì)算能力解決大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算的問題，用戶不必考慮的計(jì)算來自于哪個(gè)地理位置，由什么樣的計(jì)算設(shè)施提供。網(wǎng)格應(yīng)用分為四個(gè)主要的部分，分別是分布式超級(jí)計(jì)算應(yīng)用、實(shí)時(shí)廣域分布式儀器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)密集型計(jì)算以及遠(yuǎn)程沉浸等，很多行業(yè)和領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用，但是由于系統(tǒng)、硬件兼容、網(wǎng)絡(luò)速度等原因，這種應(yīng)用往往趨向于內(nèi)部服務(wù)器集群的方式。網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)還不成熟，基礎(chǔ)理論研究還很薄弱，OGSI同樣不夠成熟，適應(yīng)網(wǎng)格環(huán)境的硬件設(shè)施研究非常不足，未來的發(fā)展過程中，還需要進(jìn)行解決一系列的問題，例如怎樣建立一個(gè)開放的信息處理基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)、虛擬組織的管理和系統(tǒng)工作問題、網(wǎng)格的可用性和可開發(fā)性還需要進(jìn)一步提高、如何將網(wǎng)格技術(shù)和傳統(tǒng)的技術(shù)相互結(jié)合等等，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問題將逐漸解決。網(wǎng)格應(yīng)用將會(huì)取代傳統(tǒng)的計(jì)算，成為支撐下一代互聯(lián)網(wǎng)和信息應(yīng)用的核心技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論范文

關(guān)鍵詞：廣播電視工程 計(jì)算機(jī)技術(shù) 應(yīng)用

一、前言

從目前廣播電視工程來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視體系的構(gòu)建中發(fā)揮著越來越重要的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)不但提高了廣播電視的傳輸效率和清晰度，還解決了廣播電視工程中的施工難點(diǎn)，提高了廣播電視工程的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使廣播電視工程能夠更好的服務(wù)用戶并滿足用戶要求。由于我國(guó)廣播電視事業(yè)發(fā)展較快，對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用速度也不斷提高。基于這種現(xiàn)狀，計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程中有著廣泛的應(yīng)用前景，我們應(yīng)明確計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要性，大力推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用。

二、計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程中的應(yīng)用分析

目前計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程中取得了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程的媒體內(nèi)容中得到了重要應(yīng)用

在傳統(tǒng)的廣播電視技術(shù)中，媒體內(nèi)容主要為普通的音頻和視頻信號(hào)，在傳輸過程中也主要是模擬信號(hào)的傳輸。由于模擬信號(hào)容易受到許多外界因素的干擾，因此傳統(tǒng)的廣播電視內(nèi)容的傳輸過程是制約其發(fā)展的瓶頸因素。受到這一因素的制約，廣播電視在媒體內(nèi)容上無法做到更新。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，廣播電視的傳輸從傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸變成了數(shù)字信號(hào)傳輸，不但信號(hào)質(zhì)量得到了保障，傳輸效率和傳輸效果都得到了大幅提升。因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)改變了廣播電視的傳輸方式，使廣播電視的傳輸效果更加理想。應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，廣播電視工程的媒體內(nèi)容發(fā)生了很大變化，傳統(tǒng)的廣播電視由于受到模擬信號(hào)的限制，在媒體內(nèi)容上都是以傳統(tǒng)的音頻和視頻信號(hào)為主。而計(jì)算機(jī)技術(shù)為廣播電視工程帶來了數(shù)字傳輸方式，使廣播和電視的媒體內(nèi)容從傳統(tǒng)的模擬音頻和模擬視頻變成了數(shù)字音頻和數(shù)字視頻，不但提高了音頻和視頻的整體質(zhì)量，也使音頻和視頻信息更加豐富。同時(shí)我們還能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)音頻和視頻信息進(jìn)行輕松的后期處理，能夠賦予音頻和視頻更多的信息，增加音頻和視頻的信息含量，提高音頻和視頻信息的整體質(zhì)量，為廣播和電視的傳輸提供重要的技術(shù)支持。由此可見，計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程中的媒體內(nèi)容中得到了重要應(yīng)用。

2.2計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程的媒體網(wǎng)絡(luò)中得到了重要應(yīng)用

從科學(xué)發(fā)展的角度看，傳統(tǒng)的電信網(wǎng)基于電路交換理論，廣播電視網(wǎng)基于模擬頻分單向分配理論，計(jì)算機(jī)網(wǎng)基于分組交換理論。隨著傳輸理論和交換理論有線電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的融合將對(duì)人們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生重大影響。首先，融合后的新一代網(wǎng)絡(luò)為用戶提供了一個(gè)便捷的寬帶數(shù)字應(yīng)用平臺(tái)，使原來在傳統(tǒng)窄帶網(wǎng)上不能實(shí)現(xiàn)的多媒體應(yīng)用、大量數(shù)據(jù)的自由交換，通過簡(jiǎn)單的操作就可以完成，這將進(jìn)一步促使網(wǎng)絡(luò)用戶的發(fā)展，它們開始在技術(shù)上趨于一致，并在業(yè)務(wù)上相互融，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)理論提出了新的挑戰(zhàn)。網(wǎng)的新型中間件基礎(chǔ)理論，突破中間件的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵機(jī)制，建立中間件核心平臺(tái)，提出面向新型中間件技術(shù)的分布式系統(tǒng)開發(fā)模式和開發(fā)方法，為基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式計(jì)算提供有效支撐。數(shù)字媒體接人網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于異構(gòu)性。有線電視網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)在接人設(shè)備、接結(jié)合有線電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的不同特點(diǎn)，通過其數(shù)據(jù)信息、音頻信息、圖像信息和視頻信息的融合，將互聯(lián)網(wǎng)在傳輸方面研究的成果（端對(duì)端的通信和組播通信等）與有線電視網(wǎng)有機(jī)地融合，構(gòu)架成數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。所以，計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程的媒體網(wǎng)絡(luò)中改變了傳統(tǒng)的傳輸方式，增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞剑岣吡藗鬏斝剩黾恿藦V播電視的傳輸范圍，使廣播電視工程更符合現(xiàn)代化發(fā)展的要求。

2.3計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程的操體計(jì)算中得到了重要應(yīng)用

高性能計(jì)算正處于新思想、新方法的探索與發(fā)展的變革前夜，必將探索和發(fā)展新型體系結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)技術(shù)。高性能計(jì)算技術(shù)已從過去單純追求高的峰值速度，轉(zhuǎn)而關(guān)注系統(tǒng)的高效能（HighProduetivity），即提高系統(tǒng)的實(shí)用性能、可編程性、可移植性、可靠性、可擴(kuò)展性，降低能耗，同時(shí)降低系統(tǒng)的開發(fā)、運(yùn)行及維護(hù)成本。制約當(dāng)前高性能計(jì)算系統(tǒng)與應(yīng)用發(fā)展的 off 一 The 一 Shelf）結(jié)構(gòu)，即采用商品化的部件構(gòu)建系統(tǒng)的技術(shù)，技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低、但實(shí)用性能差.一是定制結(jié)構(gòu)，指構(gòu)成系統(tǒng)的主要部件，如處理器、互連網(wǎng)絡(luò)、基本系統(tǒng)軟件都是專門定制的，實(shí)用性能高，但技術(shù)復(fù)雜、成本高。SMP 與機(jī)群已成為高性能計(jì)算機(jī)的主流。隨著高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展和深人，包括大型科學(xué)工程計(jì)算和海量數(shù)據(jù)處理兩個(gè)方面，網(wǎng)格計(jì)算成為了拓展高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要手段，一些新概念計(jì)算技術(shù)研究正在興起，如量子計(jì)算和光計(jì)算。此外，在高性能計(jì)算系統(tǒng)中，存儲(chǔ)（Storage）由于存放了最重要的資源（數(shù)據(jù)）而成為非常重要的部件。不論從技術(shù)、業(yè)務(wù)，還是市場(chǎng)來看，近十年來存儲(chǔ)的重要性持續(xù)上升。事實(shí)上不只是計(jì)算機(jī)需要存儲(chǔ)器，在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、通訊、廣播電視和數(shù)字家電等領(lǐng)域?qū)Υ笕萘看鎯?chǔ)器的需求也會(huì)更加迫切。

三、計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視工程中應(yīng)用取得的效果

3.1計(jì)算機(jī)技術(shù)提高了廣播電視工程的技術(shù)含量

應(yīng)用了計(jì)算技術(shù)之后廣播電視工程在傳輸方式、媒體內(nèi)容、媒體網(wǎng)絡(luò)和操體計(jì)算等方面都取得了較大的進(jìn)步，增加了廣播電視工程的傳播能力，提高了廣播電視工程的技術(shù)含量、所以，我們要對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)有全新的認(rèn)識(shí)。

3.2計(jì)算機(jī)技術(shù)增加了廣播電視工程的融合能力

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使廣播電視工程有效融合了多種相關(guān)技術(shù)，使廣播電視工程的整體技術(shù)能力得到持續(xù)提升，豐富了廣播電視工程的內(nèi)容。由此可見，計(jì)算機(jī)技術(shù)增加了廣播電視工程的融合能力。

3.3計(jì)算機(jī)技術(shù)提高了廣播電視工程的傳輸效果

應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，廣播電視工程在傳輸方式方面發(fā)生了很大的改變，改變了過去模擬信號(hào)傳輸方式，增加了數(shù)字信號(hào)傳輸方式，極大的提高了廣播電視工程的傳輸效果，滿足了廣播電視工程的傳輸要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]李性存；；“以太”本地計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能特性分析 [J]；計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展；2011 年 10 期

第3篇：分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論范文

[關(guān)鍵詞]電子商務(wù);網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán);信息安全技術(shù);安全協(xié)議;P2P技術(shù);安全對(duì)策

隨著電子商務(wù)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)交易安全成為了電子商務(wù)發(fā)展的核心和關(guān)鍵問題。在利益驅(qū)使下,有些商家在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用者不知情或不情愿的情況下,采取各種技術(shù)手段取得和利用其信息,侵犯了上網(wǎng)者的隱私權(quán)。對(duì)網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán)的有效保護(hù),成為電子商務(wù)順利發(fā)展的重要市場(chǎng)環(huán)境條件。

一、網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán)侵權(quán)現(xiàn)象

1.個(gè)人的侵權(quán)行為。個(gè)人未經(jīng)授權(quán)在網(wǎng)絡(luò)上宣揚(yáng)、公開、傳播或轉(zhuǎn)讓他人、自己和他人之間的隱私;個(gè)人未經(jīng)授權(quán)而進(jìn)入他人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)收集、獲得信息或騷擾他人;未經(jīng)授權(quán)截取、復(fù)制他人正在傳遞的電子信息;未經(jīng)授權(quán)打開他人的電子郵箱或進(jìn)入私人網(wǎng)上信息領(lǐng)域收集、竊取他人信息資料。

2.商業(yè)組織的侵權(quán)行為。專門從事網(wǎng)上調(diào)查業(yè)務(wù)的商業(yè)組織進(jìn)行窺探業(yè)務(wù),非法獲取他人信息,利用他人隱私。大量網(wǎng)站為廣告商濫發(fā)垃圾郵件。利用收集用戶個(gè)人信息資料,建立用戶信息資料庫,并將用戶的個(gè)人信息資料轉(zhuǎn)讓、出賣給其他公司以謀利,或是用于其他商業(yè)目的。根據(jù)紐約時(shí)報(bào)報(bào)道,、Toysmart和等網(wǎng)站,都曾將客戶姓名、住址、電子郵件甚至信用卡號(hào)碼等統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果標(biāo)價(jià)出售,以換取更多的資金。

3.部分軟硬件設(shè)備供應(yīng)商的蓄意侵權(quán)行為。某些軟件和硬件生產(chǎn)商在自己銷售的產(chǎn)品中做下手腳,專門從事收集消費(fèi)者的個(gè)人信息的行為。例如,某公司就曾經(jīng)在其生產(chǎn)的某代處理器內(nèi)設(shè)置“安全序號(hào)”,每個(gè)使用該處理器的計(jì)算機(jī)能在網(wǎng)絡(luò)中被識(shí)別,生產(chǎn)廠商可以輕易地收到用戶接、發(fā)的信息,并跟蹤計(jì)算機(jī)用戶活動(dòng),大量復(fù)制、存儲(chǔ)用戶信息。

4.網(wǎng)絡(luò)提供商的侵權(quán)行為

(1)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISPInternetServiceProvider)的侵權(quán)行為:①ISP具有主觀故意(直接故意或間接故意),直接侵害用戶的隱私權(quán)。例:ISP把其客戶的郵件轉(zhuǎn)移或關(guān)閉,造成客戶郵件丟失、個(gè)人隱私、商業(yè)秘密泄露。②ISP對(duì)他人在網(wǎng)站上發(fā)表侵權(quán)信息應(yīng)承擔(dān)責(zé)任。

(2)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商(ICPInternetContentProvider)的侵權(quán)行為。ICP是通過建立網(wǎng)站向廣大用戶提供信息,如果ICP發(fā)現(xiàn)明顯的公開宣揚(yáng)他人隱私的言論,采取放縱的態(tài)度任其擴(kuò)散,ICP構(gòu)成侵害用戶隱私權(quán),應(yīng)當(dāng)承擔(dān)過錯(cuò)責(zé)任。

5.網(wǎng)絡(luò)所有者或管理者的監(jiān)視及竊聽。對(duì)于局域網(wǎng)內(nèi)的電腦使用者,某些網(wǎng)絡(luò)的所有者或管理者會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)中心監(jiān)視使用者的活動(dòng),竊聽個(gè)人信息,尤其是監(jiān)控使用人的電子郵件,這種行為嚴(yán)重地侵犯了用戶的隱私權(quán)。

二、網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán)問題產(chǎn)生的原因

網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán)遭受侵犯主要是由于互聯(lián)網(wǎng)固有的結(jié)構(gòu)特性和電子商務(wù)發(fā)展導(dǎo)致的利益驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)方面的原因。

1.互聯(lián)網(wǎng)的開放性。從網(wǎng)絡(luò)本身來看,網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)自由、開放的世界,它使全球連成一個(gè)整體,它一方面使得搜集個(gè)人隱私極為方便,另一方面也為非法散布隱私提供了一個(gè)大平臺(tái)。由于互聯(lián)網(wǎng)成員的多樣和位置的分散,其安全性并不好。互聯(lián)網(wǎng)上的信息傳送是通過路由器來傳送的,而用戶是不可能知道是通過哪些路由進(jìn)行的,這樣,有些人或組織就可以通過對(duì)某個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的掃描跟蹤來竊取用戶信息。也就是說從技術(shù)層面上截取用戶信息的可能性是顯然存在的。

2.網(wǎng)絡(luò)小甜餅cookie。某些Web站點(diǎn)會(huì)在用戶的硬盤上用文本文件存儲(chǔ)一些信息,這些文件被稱為Cookie,包含的信息與用戶和用戶的愛好有關(guān)。現(xiàn)在的許多網(wǎng)站在每個(gè)訪客進(jìn)入網(wǎng)站時(shí)將cookie放入訪客電腦,不僅能知道用戶在網(wǎng)站上買了些什么,還能掌握該用戶在網(wǎng)站上看過哪些內(nèi)容,總共逗留了多長(zhǎng)時(shí)間等,以便了解網(wǎng)站的流量和頁面瀏覽數(shù)量。另外,網(wǎng)絡(luò)廣告商也經(jīng)常用cookie來統(tǒng)計(jì)廣告條幅的點(diǎn)擊率和點(diǎn)擊量,從而分析訪客的上網(wǎng)習(xí)慣,并由此調(diào)整廣告策略。一些廣告公司還進(jìn)一步將所收集到的這類信息與用戶在其他許多網(wǎng)站的瀏覽活動(dòng)聯(lián)系起來。這顯然侵犯了他人的隱私。

3.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商(ISP)在網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán)保護(hù)中的責(zé)任。ISP對(duì)電子商務(wù)中隱私權(quán)保護(hù)的責(zé)任,包括:在用戶申請(qǐng)或開始使用服務(wù)時(shí)告知使用因特網(wǎng)可能帶來的對(duì)個(gè)人權(quán)利的危害;告知用戶可以合法使用的降低風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)方法;采取適當(dāng)?shù)牟襟E和技術(shù)保護(hù)個(gè)人的權(quán)利,特別是保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和秘密性,以及網(wǎng)絡(luò)和基于網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)的物理和邏輯上的安全;告知用戶匿名訪問因特網(wǎng)及參加一些活動(dòng)的權(quán)利;不為促銷目的而使用數(shù)據(jù),除非得到用戶的許可;對(duì)適當(dāng)使用數(shù)據(jù)負(fù)有責(zé)任,必須向用戶明確個(gè)人權(quán)利保護(hù)措施;在用戶開始使用服務(wù)或訪問ISP站點(diǎn)時(shí)告知其所采集、處理、存儲(chǔ)的信息內(nèi)容、方式、目的和使用期限;在網(wǎng)上公布數(shù)據(jù)應(yīng)謹(jǐn)慎。

目前,網(wǎng)上的許多服務(wù)都是免費(fèi)的,如免費(fèi)電子郵箱、免費(fèi)下載軟件、免費(fèi)登錄為用戶或會(huì)員以接收一些信息以及一些免費(fèi)的咨詢服務(wù)等,然而人們發(fā)現(xiàn)在接受這些免費(fèi)服務(wù)時(shí),必經(jīng)的一道程序就是登錄個(gè)人的一些資料,如姓名、地址、工作、興趣愛好等,服務(wù)提供商會(huì)聲稱這是為了方便管理,但是,也存在著服務(wù)商將這些信息挪作他用甚至出賣的可能。

三、安全技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)隱私權(quán)保護(hù)

1.電子商務(wù)中的信息安全技術(shù)

電子商務(wù)的信息安全在很大程度上依賴于安全技術(shù)的完善,這些技術(shù)包括:密碼技術(shù)、鑒別技術(shù)、訪問控制技術(shù)、信息流控制技術(shù)、數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)、軟件保護(hù)技術(shù)、病毒檢測(cè)及清除技術(shù)、內(nèi)容分類識(shí)別和過濾技術(shù)、系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)報(bào)警技術(shù)等。

(1)防火墻技術(shù)。防火墻(Firewall)是近年來發(fā)展的最重要的安全技術(shù),它的主要功能是加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)之間的訪問控制,防止外部網(wǎng)絡(luò)用戶以非法手段通過外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(被保護(hù)網(wǎng)絡(luò))。

(2)加密技術(shù)。數(shù)據(jù)加密被認(rèn)為是最可靠的安全保障形式,它可以從根本上滿足信息完整性的要求,是一種主動(dòng)安全防范策略。數(shù)據(jù)加密原理是利用一定的加密算法,將明文轉(zhuǎn)換成為無意義的密文,阻止非法用戶理解原始數(shù)據(jù),從而確保數(shù)據(jù)的保密性。

(3)數(shù)字簽名技術(shù)。數(shù)字簽名(Digital??Signature)技術(shù)是將摘要用發(fā)送者的私鑰加密,與原文一起傳送給接收者。接收者只有用發(fā)送者的公鑰才能解密被加密的摘要。在電子商務(wù)安全保密系統(tǒng)中,數(shù)字簽名技術(shù)有著特別重要的地位,在電子商務(wù)安全服務(wù)中的源鑒別、完整、不可否認(rèn)服務(wù)中都要用到數(shù)字簽名技術(shù)。

(4)數(shù)字時(shí)間戳技術(shù)。在電子商務(wù)交易的文件中,時(shí)間是十分重要的信息,是證明文件有效性的主要內(nèi)容。在簽名時(shí)加上一個(gè)時(shí)間標(biāo)記,即有數(shù)字時(shí)間戳(DigitaTime-stamp)的數(shù)字簽名方案:驗(yàn)證簽名的人或以確認(rèn)簽名是來自該小組,卻不知道是小組中的哪一個(gè)人簽署的。指定批準(zhǔn)人簽名的真實(shí)性,其他任何人除了得到該指定人或簽名者本人的幫助,否則不能驗(yàn)證簽名。

2.電子商務(wù)信息安全協(xié)議

(1)安全套接層協(xié)議(SecureSocketsLayer,SSL)。SSL是由NetscapeCommunication公司1994年設(shè)計(jì)開發(fā)的,主要用于提高應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)的安全系數(shù)。SSL的整個(gè)概念可以被總結(jié)為:一個(gè)保證任何安裝了安全套接層的客戶和服務(wù)器之間事務(wù)安全的協(xié)議,該協(xié)議向基于TCP/IP的客戶、服務(wù)器應(yīng)用程序提供了客戶端與服務(wù)的鑒別、數(shù)據(jù)完整性及信息機(jī)密性等安全措施。

(2)安全電子交易公告(SecureElectronicTransactions,SET)。SET是為在線交易設(shè)立的一個(gè)開放的、以電子貨幣為基礎(chǔ)的電子付款系統(tǒng)規(guī)范。SET在保留對(duì)客戶信用卡認(rèn)證的前提下,又增加了對(duì)商家身份的認(rèn)證。SET已成為全球網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)安全超文本傳輸協(xié)議(S-HTTP)。依靠密鑰的加密,保證Web站點(diǎn)間的交換信息傳輸?shù)陌踩浴HTTP對(duì)HT-TP的安全性進(jìn)行了擴(kuò)充,增加了報(bào)文的安全性,是基于SSL技術(shù)上發(fā)展的。該協(xié)議向互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供完整性、可鑒別性、不可抵賴性及機(jī)密性等安全措施。

(4)安全交易技術(shù)協(xié)議(STT)。STT將認(rèn)證與解密在瀏覽器中分離開,以提高安全控制能力。

(5)UN/EDIFACT標(biāo)準(zhǔn)。UN/EDIFACT報(bào)文是唯一的國(guó)際通用的電子商務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.P2P技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息安全。P2P(Peer-to-Peer,即對(duì)等網(wǎng)絡(luò))是近年來廣受IT業(yè)界關(guān)注的一個(gè)概念。P2P是一種分布式網(wǎng)絡(luò),最根本的思想,同時(shí)它與C/S最顯著的區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(peer)既可以獲取其它節(jié)點(diǎn)的資源或服務(wù),同時(shí),又是資源或服務(wù)的提供者,即兼具Client和Server的雙重身份。一般P2P網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)所擁有的權(quán)利和義務(wù)都是對(duì)等的,包括通訊、服務(wù)和資源消費(fèi)。

(1)隱私安全性

①目前的Internet通用協(xié)議不支持隱藏通信端地址的功能。攻擊者可以監(jiān)控用戶的流量特征,獲得IP地址。甚至可以使用一些跟蹤軟件直接從IP地址追蹤到個(gè)人用戶。SSL之類的加密機(jī)制能夠防止其他人獲得通信的內(nèi)容,但是這些機(jī)制并不能隱藏是誰發(fā)送了這些信息。而在P2P中,系統(tǒng)要求每個(gè)匿名用戶同時(shí)也是服務(wù)器,為其他用戶提供匿名服務(wù)。由于信息的傳輸分散在各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行而無需經(jīng)過某個(gè)集中環(huán)節(jié),用戶的隱私信息被竊聽和泄漏的可能性大大縮小。P2P系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是攻擊者不易找到明確的攻擊目標(biāo),在一個(gè)大規(guī)模的環(huán)境中,任何一次通信都可能包含許多潛在的用戶。

②目前解決Internet隱私問題主要采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)方法,從而將通信的參與者隱藏在眾多的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之中。而在P2P中,所有參與者都可以提供中繼轉(zhuǎn)發(fā)的功能,因而大大提高了匿名通訊的靈活性和可靠性,能夠?yàn)橛脩籼峁└玫碾[私保護(hù)。

(2)對(duì)等誠(chéng)信

為使得P2P技術(shù)在更多的電子商務(wù)中發(fā)揮作用,必須考慮到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信任問題。實(shí)際上,對(duì)等誠(chéng)信由于具有靈活性、針對(duì)性并且不需要復(fù)雜的集中管理,可能是未來各種網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)信任管理的必然選擇。

對(duì)等誠(chéng)信的一個(gè)關(guān)鍵是量化節(jié)點(diǎn)的信譽(yù)度。或者說需要建立一個(gè)基于P2P的信譽(yù)度模型。信譽(yù)度模型通過預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)來提高分布式系統(tǒng)的可靠性。一個(gè)比較成功的信譽(yù)度應(yīng)用例子是在線拍賣系統(tǒng)eBay。在eBay的信譽(yù)度模型中,買賣雙方在每次交易以后可以相互提升信譽(yù)度,一名用戶的總的信譽(yù)度為過去6個(gè)月中這些信譽(yù)度的總和。eBay依靠一個(gè)中心來管理和存儲(chǔ)信譽(yù)度。同樣,在一個(gè)分布式系統(tǒng)中,對(duì)等點(diǎn)也可以在每次交易以后相互提升信譽(yù)度,就象在eBay中一樣。例如,對(duì)等點(diǎn)i每次從j下載文件時(shí),它的信譽(yù)度就提升(+1)或降低(-1)。如果被下載的文件是不可信的,或是被篡改過的,或者下載被中斷等,則對(duì)等點(diǎn)i會(huì)把本次交易的信譽(yù)度記為負(fù)值(-1)。就象在eBay中一樣,我們可以把局部信譽(yù)度定義為對(duì)等點(diǎn)i從對(duì)等點(diǎn)j下載文件的所有交易的信譽(yù)度之和。

每個(gè)對(duì)等點(diǎn)i可以存貯它自身與對(duì)等點(diǎn)j的滿意的交易數(shù),以及不滿意的交易數(shù),則可定義為:

Sij=sat(i,j)-unsat(i,j)

四、電子商務(wù)中的隱私安全對(duì)策

1.加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)隱私安全管理。我國(guó)網(wǎng)絡(luò)隱私安全管理除現(xiàn)有的部門分工外,要建立一個(gè)具有高度權(quán)威的信息安全領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),才能有效地統(tǒng)一、協(xié)調(diào)各部門的職能,研究未來趨勢(shì),制定宏觀政策,實(shí)施重大決定。

2.加快網(wǎng)絡(luò)隱私安全專業(yè)人才的培養(yǎng)。在人才培養(yǎng)中,要注重加強(qiáng)與國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)交流,及時(shí)掌握國(guó)際上最先進(jìn)的安全防范手段和技術(shù)措施,確保在較高層次上處于主動(dòng)。

3.開展網(wǎng)絡(luò)隱私安全立法和執(zhí)法。加快立法進(jìn)程,健全法律體系。結(jié)合我國(guó)實(shí)際,吸取和借鑒國(guó)外網(wǎng)絡(luò)信息安全立法的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),對(duì)現(xiàn)行法律體系進(jìn)行修改與補(bǔ)充,使法律體系更加科學(xué)和完善。

4.抓緊網(wǎng)絡(luò)隱私安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)要害部門的基礎(chǔ)設(shè)施要通過建設(shè)一系列的信息安全基礎(chǔ)設(shè)施來實(shí)現(xiàn)。為此,需要建立中國(guó)的公開密鑰基礎(chǔ)設(shè)施、信息安全產(chǎn)品檢測(cè)評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)急響應(yīng)處理基礎(chǔ)設(shè)施等。

5.建立網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)防范機(jī)制。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與經(jīng)營(yíng)中,因?yàn)榘踩夹g(shù)滯后、道德規(guī)范蒼白、法律疲軟等原因,往往會(huì)使電子商務(wù)陷于困境,這就必須建立網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)防范機(jī)制。建議網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者可以在保險(xiǎn)標(biāo)的范圍內(nèi)允許標(biāo)保的財(cái)產(chǎn)進(jìn)行標(biāo)保,并在出險(xiǎn)后進(jìn)行理賠。

6.強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新,重點(diǎn)研究關(guān)鍵芯片與內(nèi)核編程技術(shù)和安全基礎(chǔ)理論。統(tǒng)一組織進(jìn)行信息安全關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),以創(chuàng)新的思想,超越固有的約束,構(gòu)筑具有中國(guó)特色的信息安全體系。

7.注重網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的規(guī)范化。沒有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范,局部性的網(wǎng)絡(luò)就不能互連、互通、互動(dòng),沒有技術(shù)規(guī)范也難以形成網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)規(guī)模。目前,國(guó)際上出現(xiàn)許多關(guān)于網(wǎng)絡(luò)隱私安全的技術(shù)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),目的就是要在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中保證隱私信息的絕對(duì)安全。我們應(yīng)從這種趨勢(shì)中得到啟示,在同國(guó)際接軌的同時(shí),拿出既符合國(guó)情又順應(yīng)國(guó)際潮流的技術(shù)規(guī)范。

參考文獻(xiàn):

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[3]趙戰(zhàn)生.我國(guó)信息安全及其技術(shù)研究[J].中國(guó)信息導(dǎo)報(bào),1999,(8).

第4篇：分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論范文

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)；理論課程教學(xué)；自制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

Discussion on education of the postgraduate course: wireless sensor networks

Zhang Jianhui, Zeng Hong

Hangzhou dianzi university, Hangzhou, 310018, China

Abstract: This paper analyzed some appearing problems in teaching this course among postgraduate students, and designed a new way in theory teaching by designing and constructing test-bed, by designing and developing experiment items. Our new teaching way could change the unsmooth and bald status quo in unidirectionally teaching theoretical courses, and was a reference to promote the teaching development of postgraduate courses.

Key words: wireless wensor networks; teaching of theoretical course; self-developed test-bed; experiment item

無線傳感器網(wǎng)近年來成為IT領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。2009年8月，總理提出盡快建立“感知中國(guó)”中心，促進(jìn)我國(guó)無線傳感器網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心，2010年7月20日，教育部向社會(huì)公布了2011年全國(guó)各高校140個(gè)本科新專業(yè)詳細(xì)名單，其中“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)占據(jù)30個(gè)，高居榜首。無線傳感器網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)骨干課程之一，也是一門新課程。我們對(duì)該課程的教學(xué)方法作了些探索性的改革。

1 目前存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)作為新專業(yè)有新的建設(shè)和教學(xué)思想[2]。而無線傳感器網(wǎng)作為新興行業(yè)的新課程，其理論基礎(chǔ)要求高，應(yīng)用性也要強(qiáng)，因而給教學(xué)帶來新的挑戰(zhàn)。存在的主要問題有：

(1)教學(xué)內(nèi)容涉及廣與系統(tǒng)性教學(xué)的矛盾。無線傳感器網(wǎng)是一門應(yīng)用性和理論基礎(chǔ)要求都很強(qiáng)的課程。該課程所講述的網(wǎng)絡(luò)是一種集成創(chuàng)新型技術(shù)，同時(shí)理解和運(yùn)用好該技術(shù)需要一定理論基礎(chǔ)。它所涉及的內(nèi)容廣泛，需要多方面計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)，且涵蓋面廣，包括概率論、圖論、高等數(shù)學(xué)、隨機(jī)過程等。同時(shí)，它涉及單片機(jī)編程、電子線路、無線電發(fā)射等多方面硬件知識(shí)。而這門課程的傳授對(duì)象是研究生，研究生班的學(xué)生往往來自不同專業(yè)，讀研期間的主修專業(yè)也各不相同，而其導(dǎo)師所指導(dǎo)的研究方向更是千差萬別。因而，如何系統(tǒng)地講授這門課，同時(shí)又能滿足學(xué)生不同需求，將成為面臨的難題。

(2)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的脫節(jié)。無線傳感器網(wǎng)是門全新課程，問題(1)中所述特點(diǎn)使得在理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面的任務(wù)既各有特色又繁重，造成這兩方面的教學(xué)任務(wù)難以平衡。由于它是一門新課程，可以借鑒的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并不多。而從橫向比較來看，類似應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)方法一般單一地偏向理論教學(xué)或?qū)嶒?yàn)教學(xué)。

(3)傳統(tǒng)單向性教學(xué)模式的不良影響。多年來，研究生教學(xué)模式一般都是單向性的，即教師教、學(xué)生學(xué)，缺乏真正的互動(dòng)，難以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思維，更難以激發(fā)其主動(dòng)性和創(chuàng)造性。從學(xué)生角度來看，這種教學(xué)模式從中學(xué)一直延續(xù)到研究生階段，沒有讓學(xué)生充分參與到教學(xué)中來，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果無法保證，學(xué)習(xí)的興趣也不高。這種長(zhǎng)期的被動(dòng)式參與教學(xué)，使得學(xué)生失去了主動(dòng)性、獨(dú)立性和主導(dǎo)性，形成了不良的學(xué)習(xí)和科研習(xí)慣，最終導(dǎo)致研究生創(chuàng)造性的缺失[5]。

2 改革方法

我們?cè)赟eminar[4]教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生充分參與教學(xué)，體會(huì)完成科研任務(wù)的獨(dú)立性和自主性。總體改革方法是教師導(dǎo)引，學(xué)生參與學(xué)、教、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)全過程，形成單向教學(xué)向理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)互動(dòng)、學(xué)生參與轉(zhuǎn)變。在設(shè)計(jì)該方法時(shí)，要充分考慮到所在高校的歷史與優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮其在電子電路設(shè)計(jì)、嵌入式編程等方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)與專業(yè)特色，觀察學(xué)院近幾年在無線傳感器網(wǎng)方面的發(fā)展速度，針對(duì)前一小節(jié)所提出的問題，給出相應(yīng)的教學(xué)改革方法。

夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，劃分學(xué)習(xí)小組。本課程選擇的教材清華大學(xué)出版社出版、孫利民等編著的《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》為主教材，以劍橋大學(xué)出版社出版的Xiangyang Li的專著"Wireless Ad Hoc and Sensor Networks: Theory and Applications"為輔助教材。在掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這門課程的基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)和研究方向，將他們分為兩大組：理論組和應(yīng)用組(如圖1所示)。對(duì)于理論組和應(yīng)用組分別布置不同的課外作業(yè)。為此，筆者從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的一些最新國(guó)際頂級(jí)會(huì)議上，如SigComm，MobiCom，SenSys，InfoCom等，選擇理論和應(yīng)用兩類論文。其中，根據(jù)每名學(xué)生的指導(dǎo)教師對(duì)研究方向的要求，對(duì)所選論文進(jìn)行較細(xì)致的篩選。在所選出的論文中，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣進(jìn)行再選擇。當(dāng)然，學(xué)生也可以從指定的學(xué)術(shù)會(huì)議論文集中選擇論文。這是一個(gè)有限定的雙向選擇過程，所選論文包含諸多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用案例和科研實(shí)例。這些論文作為課外作業(yè)讓學(xué)生自己去研讀，而教師會(huì)從兩個(gè)組中分別隨機(jī)抽取部分學(xué)生，分兩個(gè)階段，即理論階段和應(yīng)用階段，讓其上講臺(tái)宣講其所讀的論文。在宣講過程中，大家可以自由提問和討論，學(xué)生由此可以充分參與到教和學(xué)的兩個(gè)環(huán)節(jié)。課堂的自由討論，使得學(xué)生從傳統(tǒng)課程授課模式中的被動(dòng)聽課變?yōu)橹鲃?dòng)參與，提高了學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)和參與興趣。為保證效率，教師對(duì)宣講和討論的時(shí)間做了限定，在討論的過程中也會(huì)做一些導(dǎo)引。

在兩個(gè)階段(理論階段和應(yīng)用階段)開始之前，教師分別講授兩個(gè)階段的基礎(chǔ)知識(shí)，即理論基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)。由于所涉及的內(nèi)容非常廣泛，講授一些入門知識(shí)，而對(duì)學(xué)生所要宣講論文的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)要深入地講解。另外一個(gè)重要的組成部分是給學(xué)生講授獲取相關(guān)知識(shí)的技巧與途徑，例如如何使用圖書館資源及學(xué)術(shù)網(wǎng)站，如Google scholar，Citeseer等。

圖1 教學(xué)步驟圖

在上述過程中，理論組的學(xué)生偏重理解算法的原理，應(yīng)用組的學(xué)生偏重算法實(shí)現(xiàn)所需的硬件運(yùn)行原理和編程實(shí)現(xiàn)。筆者所在實(shí)驗(yàn)室的主要研究方向之一是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，依托這個(gè)實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)，在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)采用TelosB傳感器節(jié)點(diǎn)，在TinyOS平臺(tái)上開發(fā)算法實(shí)現(xiàn)程序。

統(tǒng)分兼顧，學(xué)生自主。如圖1所示，在“理論(應(yīng)用)基礎(chǔ)知識(shí)”階段中，通過讓學(xué)生自己閱讀學(xué)術(shù)論文，讓兩個(gè)組的學(xué)生分別對(duì)某一方面的理論知識(shí)有了具體了解，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的硬件原理也有了初步認(rèn)識(shí)。在緊接著的“理論(應(yīng)用)案例”階段中，從學(xué)生宣讀過的學(xué)術(shù)論文中挑選出幾篇經(jīng)典的論文，它們有算法設(shè)計(jì)及其性能的理論分析，又有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。為此，根據(jù)先前的理論組和應(yīng)用組劃分，以及所選經(jīng)典論文，進(jìn)一步將學(xué)生交叉分隊(duì)。一個(gè)分隊(duì)一般由5名學(xué)生組成：一名學(xué)生負(fù)責(zé)算法原理的解釋，兩名負(fù)責(zé)TinyOS編程和調(diào)試，一名負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與硬件平臺(tái)搭建，最后一名負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)分隊(duì)整體工作并撰寫最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)際教學(xué)過程中，每隊(duì)學(xué)生人數(shù)和任務(wù)分配可以視情況做適當(dāng)調(diào)整，例如，當(dāng)理論組學(xué)生人數(shù)較多時(shí)，在每隊(duì)中負(fù)責(zé)算法原理解釋的學(xué)生可以適當(dāng)增多。當(dāng)分隊(duì)組建好以后，分給每名學(xué)生的任務(wù)以課外作業(yè)的形式完成。每個(gè)分隊(duì)的進(jìn)度情況由該隊(duì)負(fù)責(zé)人以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式按階段提交給教師。同時(shí)，在協(xié)調(diào)學(xué)生完成作業(yè)的過程中，教師應(yīng)逐個(gè)分析案例，這些案例中有涉及路由設(shè)計(jì)的，有涉及面向?qū)嶋H應(yīng)用數(shù)據(jù)采集的，也有涉及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析的，案例涵蓋面廣，以解決課程內(nèi)容涉及廣的問題。

案例分析結(jié)束以后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或者仿真分析。在這個(gè)過程中，主要分以下幾個(gè)階段：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及其實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。在這些過程中，學(xué)生不僅充分參與，而且在有些過程中，學(xué)生還起到主導(dǎo)的作用。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建需要一定的科研經(jīng)費(fèi)支持，制作過程復(fù)雜，將在下文中闡述。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，不一定都能搭建硬件平臺(tái)。另外，在教學(xué)中還發(fā)現(xiàn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不能同時(shí)滿足多個(gè)分隊(duì)使用，而有些分隊(duì)的任務(wù)也不一定要在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行。為此，讓部分有一定C/C++語言編程基礎(chǔ)的學(xué)生使用一個(gè)專門的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)―OMNeT++[3]。

OMNeT++是一個(gè)面向?qū)ο蟮碾x散時(shí)間模擬器，由土耳其布達(dá)佩斯技術(shù)大學(xué)的Andras Varga等人設(shè)計(jì)。其內(nèi)核源代碼完全開放，采用標(biāo)準(zhǔn)C++語言編寫，可以運(yùn)行于Linux，Windows等幾乎所有支持標(biāo)準(zhǔn)C++的系統(tǒng)平臺(tái)上。它采用了一種搭積木式的建模方式，可以應(yīng)用于任何離散事件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬和仿真，包括模擬通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流，模擬通信協(xié)議的模型，排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)，模擬多處理器和其他分布式系統(tǒng)。對(duì)于教學(xué)比較有利的是OMNeT++完全免費(fèi)，有很多現(xiàn)成的模塊、框架和范例，相關(guān)資源可從其官方網(wǎng)站[3]免費(fèi)下載。在教學(xué)過程中，部分學(xué)生使用該仿真軟件，完成了一些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的案例，如消息洪泛案例仿真(如圖2所示)，目標(biāo)追蹤案例仿真(如圖3所示)。在圖2，3中，灰色點(diǎn)和白色點(diǎn)表示傳感器節(jié)點(diǎn)，灰點(diǎn)表示已經(jīng)接受到消息的節(jié)點(diǎn)；圖中間較大的點(diǎn)表示Sink節(jié)點(diǎn)；圖3左上角的黑色點(diǎn)表示目標(biāo)。

圖2 消息洪泛仿真截圖 圖3 目標(biāo)追蹤仿真截圖

自制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，自己設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生充分參與。需要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證的分隊(duì)參與設(shè)計(jì)與構(gòu)建了一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)(如圖6所示)。該平臺(tái)高2米，寬4米，由200個(gè)自制TelosB節(jié)點(diǎn)(如圖4所示)、50個(gè)多接口Hub(如圖5所示)和一臺(tái)臺(tái)式機(jī)組成。2009和2010級(jí)部分研究生參與了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證理論或應(yīng)用案例的每個(gè)分隊(duì)，都自行設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的TinyOS程序。根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這門課程教學(xué)的需要，以及學(xué)生科研和興趣的選擇，先后設(shè)計(jì)了6個(gè)實(shí)驗(yàn)：時(shí)間同步、路由樹構(gòu)建、基于非時(shí)間同步的通信時(shí)間調(diào)度、消息洪泛、主被動(dòng)式追蹤、人物辨別。

圖4 自制TelosB傳感器節(jié)點(diǎn) 圖5 多接口Hub

圖6 200個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的測(cè)試平臺(tái)

3 結(jié)束語

在整個(gè)教學(xué)過程中，總體教學(xué)思路是：從課程基礎(chǔ)知識(shí)開始，將學(xué)生分成兩類(理論類和應(yīng)用類)；根據(jù)學(xué)生的興趣和科研需要，有重點(diǎn)地講解具體的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)；而后以國(guó)際頂級(jí)會(huì)議論文為素材，從具體案例著手，通過讓學(xué)生充分參與的方式誘導(dǎo)學(xué)生理解理論知識(shí)(如圖論、概率論、隨機(jī)過程等)是如何在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這個(gè)應(yīng)用性技術(shù)中應(yīng)用的，也讓他們體驗(yàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的算法是如何在實(shí)際實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)過程從基礎(chǔ)理論知識(shí)細(xì)化到具體理論知識(shí)，再到具體案例分析，循序漸進(jìn)，有重點(diǎn)、系統(tǒng)性地講授了這門知識(shí)涉及面廣、結(jié)構(gòu)較為龐雜的應(yīng)用性課程。同時(shí)，在整個(gè)教學(xué)中，學(xué)生也從逐漸參與、充分參與到教和學(xué)中，到最后甚至在某些方面起到主導(dǎo)作用。新教學(xué)方法使得學(xué)生在研究生階段能夠體會(huì)從被動(dòng)地學(xué)到主動(dòng)地、獨(dú)立地完成一個(gè)完整的科研任務(wù)的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變中蘊(yùn)含著主動(dòng)創(chuàng)新的種子，在長(zhǎng)期的科研鍛煉中將會(huì)發(fā)芽結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

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[2] 吳功宜.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系建設(shè)的思考[J].計(jì)算機(jī)教育,2010,21:26-28.

[3] OMNeT++ [N/OL].省略/.

第5篇：分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)理論范文

關(guān)鍵字：計(jì)算智能 模糊計(jì)算 遺傳算法 螞蟻算法 PSO

計(jì)算智能是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算三大智能算法分支發(fā)展相對(duì)成熟的基礎(chǔ)上，通過各算法之間的有機(jī)融合而形成的新的科學(xué)算法，是智能理論和技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段，廣泛應(yīng)用于工程優(yōu)化、模式識(shí)別、智能控制、網(wǎng)絡(luò)智能自動(dòng)化等領(lǐng)域[1]。本文主要介紹模糊邏輯、遺傳算法、螞蟻算法、微粒群優(yōu)化算法（PSO）。

1 、模糊計(jì)算

美國(guó)系統(tǒng)工程教授扎德于1965年發(fā)表的論文《FUZZY SETS》首次提出模糊邏輯概念，并引入隸屬度和隸屬函數(shù)來刻畫元素與模糊集合之間的關(guān)系，標(biāo)志著模糊數(shù)學(xué)的誕生。模糊計(jì)算將自然語言通過模糊計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能理解的數(shù)學(xué)語言，然后用計(jì)算機(jī)分析、解決問題。

在古典集合中，對(duì)于任意一個(gè)集合A，論域中的任何一個(gè)x，或者屬于A，或者不屬于A；而在模糊集合中，論域上的元素可以"部分地屬于"集合A，并用隸屬函數(shù)來表示元素屬于集合的程度，它的值越大，表明元素屬于集合的程度越高，反之，則表明元素屬于集合的程度越低。與經(jīng)典邏輯中變?cè)?非真即假"不同，模糊邏輯中變?cè)闹悼梢允荹0，1]區(qū)間上的任意實(shí)數(shù)。要實(shí)現(xiàn)模糊計(jì)算還必須引入模糊語言及其算子，把含有模糊概念的語言稱為模糊語言，模糊語言算子有語氣算子、模糊化算子和判定化算子三類，語言算子用于對(duì)模糊集合進(jìn)行修飾。模糊邏輯是用If-Then規(guī)則進(jìn)行模糊邏輯推理，將輸入的模糊集通過一定運(yùn)算對(duì)應(yīng)到特定輸出模糊集，模糊推理的結(jié)論是通過將實(shí)施與規(guī)則進(jìn)行合成運(yùn)算后得到的。

模糊邏輯能夠很好地處理生活中的模糊概念，具有很強(qiáng)的推理能力，在很多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用研究，如工業(yè)控制、模式識(shí)別、故障診斷等領(lǐng)域。但是大多數(shù)模糊系統(tǒng)都是利用已有的專家知識(shí)，缺乏學(xué)習(xí)能力，無法自動(dòng)提取模糊規(guī)則和生成隸屬度函數(shù)，需要與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法等學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的算法融合來解決。目前，很多學(xué)者正在研究模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)模糊系統(tǒng)，這是對(duì)傳統(tǒng)算法研究和應(yīng)用的創(chuàng)新。[2]

2、遺傳算法

遺傳算法由美國(guó)學(xué)者Holland及其學(xué)生于1975年首次提出，以達(dá)爾文的進(jìn)化論和孟德爾的遺傳學(xué)說為基本思想，通過編碼將問題的可能解轉(zhuǎn)換為遺傳算法可以解決的搜索空間。一般采用二進(jìn)制編碼，若變量連續(xù)，采用實(shí)數(shù)編碼精度較高且便于大空間搜索。遺傳算法的三個(gè)基本算子有選擇算子、交叉和變異，用于模仿生物界中的繁殖、雜交和變異。

遺傳算法的基本思想為通過隨機(jī)編碼產(chǎn)生一個(gè)初始種群，每一個(gè)編碼即問題的可行解，通過適應(yīng)度為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來選擇個(gè)體，適應(yīng)度高的個(gè)體保留下來復(fù)制下一代，適應(yīng)度低的個(gè)體被淘汰。保留下來的個(gè)體通過交叉、變異來提高個(gè)體質(zhì)量，重組為新的一代。通過這一過程，使得新一代的個(gè)體組合優(yōu)于上一代。個(gè)體不斷進(jìn)化，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的迭代次數(shù)或者給定條件時(shí)，算法結(jié)束，得到的最優(yōu)編碼即為問題的最優(yōu)解。[3]

遺傳算法具有智能性、并行性、通用性等眾多優(yōu)點(diǎn)，使得其應(yīng)用范圍也極廣，如函數(shù)優(yōu)化、機(jī)器人學(xué)、組合優(yōu)化、圖像處理、信號(hào)處理、人工生命、生產(chǎn)調(diào)度等。遺傳算法的廣泛應(yīng)用也促進(jìn)了自身的發(fā)展和完善，各種改進(jìn)算法相繼提出。近幾年來，遺傳算法的研究已經(jīng)從理論方面逐漸轉(zhuǎn)向應(yīng)用領(lǐng)域，圖像處理和機(jī)器人學(xué)也在逐漸成為研究的熱點(diǎn)。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的廣泛應(yīng)用，遺傳算法在數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的研究會(huì)成為新的熱點(diǎn)。[4]

3、螞蟻算法

螞蟻算法又叫蟻群算法，受螞蟻尋找食物的啟發(fā)，由意大利學(xué)者M(jìn)arco Dorigo及其導(dǎo)師于1991年提出。螞蟻從巢穴出發(fā)尋找食物，在其經(jīng)過的路徑上釋放一種信息素，信息素濃度會(huì)隨著時(shí)間增加而逐漸降低。其他螞蟻?zhàn)R別到這種信息素，便會(huì)沿著這一路徑尋找食物并釋放信息素。某一路徑信息素濃度越大，選擇這一路線的螞蟻越多，經(jīng)過的螞蟻越多，信息素濃度越大，呈現(xiàn)一種正反饋效應(yīng)。最終，螞蟻會(huì)找到食物源和巢穴之間的最佳路線。

螞蟻算法的典型應(yīng)用是旅行商問題（TSP），二次分配問題（QAP）、車間任務(wù)調(diào)度問題（JSP）、大規(guī)模集成電路中的綜合布線以及電信網(wǎng)絡(luò)中的路由等方面。螞蟻算法因其很強(qiáng)的魯棒性，把TPS問題中的經(jīng)典模型稍加改動(dòng)，就可用于其他問題。它的正反饋性和協(xié)同性使之可用于分布式系統(tǒng)；螞蟻算法比較容易與其他算法工具相結(jié)合，可以改善算法的性能。

實(shí)際應(yīng)用中，不同的優(yōu)化問題有著不同的束縛條件，需要采取對(duì)應(yīng)的措施來處理，因此出現(xiàn)了各種改進(jìn)的螞蟻算法，如最大最小螞蟻算法、多群螞蟻算法等。但是，不是所有的基本螞蟻算法都能解決優(yōu)化問題，改進(jìn)后的算法也并不是在任何情況下都適用的。目前，螞蟻算法還沒有形成系統(tǒng)的分析方法和堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，絕大多數(shù)情況下依據(jù)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來選擇參數(shù)，且計(jì)算時(shí)間偏長(zhǎng)。[5]

4、PSO

微粒群優(yōu)化算法（PSO）是一種基于種群的隨機(jī)優(yōu)化技術(shù)，由Eberhart和Kennedy于1995年提出。是繼遺傳算法、蟻群算法之后提出的一種新型進(jìn)化計(jì)算技術(shù)。

PSO算法中，每個(gè)優(yōu)化問題的潛在解都是搜索空間中的一只鳥，稱之為"粒子"，算法初始化為一群隨機(jī)粒子（隨機(jī)解），然后通過迭代找到最優(yōu)解。在每一次迭代中，粒子通過跟蹤兩個(gè)極值來更新自己。第一個(gè)極值就是粒子本身所經(jīng)歷的最優(yōu)解，這個(gè)解被稱為個(gè)體極值。另一個(gè)極值是整個(gè)種群目前所經(jīng)歷的最優(yōu)解，這個(gè)極值被稱為全局極值。另外也可以只選取整個(gè)種群中的一部分作為粒子的鄰居，在所有鄰居中的極值被稱為局部極值。

PSO算法具有收斂快、容易理解及易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快，在圖像處理、模式識(shí)別及優(yōu)化等方面得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PSO算法也存在一些問題，如容易陷入局部最優(yōu)、進(jìn)化后期收斂速度慢、精度差等，研究人員從各個(gè)方面對(duì)該算法進(jìn)行改進(jìn)，得到了各種改進(jìn)的PSO算法，如標(biāo)準(zhǔn)PSO算法，帶收縮因子的PSO算法，二階振蕩PSO算法、量子PSO算法等，實(shí)際應(yīng)用中每一種算法并不是對(duì)所有問題都普遍使用，因此將PSO和其他算法相結(jié)合是一個(gè)可行的選擇。[6]

經(jīng)過多年的發(fā)展，PSO算法的優(yōu)化速度、質(zhì)量以及算法魯棒性都已經(jīng)有了很大的提高，但是目前的研究大都集中于算法的實(shí)現(xiàn)、改進(jìn)和應(yīng)用方面，相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于算法的發(fā)展，而數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)的缺乏極大地限制著微粒群算法的進(jìn)一步推廣、改進(jìn)與應(yīng)用。

5、結(jié)束語

每個(gè)算法各有特點(diǎn)，卻有著共同的仿生基礎(chǔ)，這使得各算法之間存在必然的聯(lián)系。將模糊邏輯、進(jìn)化算法、螞蟻算法、PSO、DNA算法以及其他算法結(jié)合起來是目前計(jì)算智能一項(xiàng)新的研究課題。計(jì)算智能目前研究的最新趨勢(shì)：一是理論研究， 即對(duì)現(xiàn)有的智能算法的理論和應(yīng)用進(jìn)一步深入研究； 二是引入新的算法，即發(fā)掘更先進(jìn)、功能更強(qiáng)大的新型智能算法并拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域； 三是智能算法的融合， 將不同的算法結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短以增強(qiáng)算法的適應(yīng)性。[3]

參考文獻(xiàn)：

[1]趙永.計(jì)算智能及其在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用[D].海南：海南大學(xué)，2010

[2]周紅梅.智能算法主要算法的概述[J].人工智能及識(shí)別技術(shù)，1009-3044（2010）09-2207-04

[3]張睿，黃晉英，張永梅.計(jì)算智能方法及應(yīng)用研究[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，1003-5850（2012）10-0001-03

[4]馬永杰，云文霞.遺傳算法研究進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2012，4（1）：1001-3695