网格环境下互信机制关键技术研究

论文摘要

以广域资源共享和协作问题求解为主要目标的网格计算环境,已经成为创建和管理基于Internet的公用计算架构的重要平台之一,它为全球范围内e-science和e-business的实现提供了基础支撑。随着与SOA（面向服务体系架构）的融合,网格应用日益丰富和多元化。但是,要实现网格计算的大规模部署,有效支撑起全球范围的共享与协作,信任问题将是网格计算环境需要解决的最为突出问题[3]。在传统的封闭式环境中以及小规模资源共享的分布式环境中,由于用户群体的相对熟识性,实体数目的有限性,计算机世界中的信任关系往往直接映射于现实生活中的物理信任关系,信任的作用比较隐蔽;但是对于广域、开放、动态的网格环境而言,实体间存在着很大程度的陌生性,信任的保障作用就显得举足轻重。人们迫切需要一种全新的、适应网格环境特点的、集可扩展性、灵活性、动态适应性、健壮性于一身的网格互信机制。本文聚焦于服务网格,立足于信任的定义和基本性质,理清了信任与信誉、信任与安全之间的关系,分析了当前基于凭证和基于信誉两类信任系统的研究状况、各自的优势和不足,然后从网格环境下信任问题的特殊性出发,研究了网格环境下互信关键技术,包括互信架构、基于凭证的可信度评估、基于信誉信任机制中的信誉证据分析与集成方法、多可信度状况下的联合评估决策等。主要创新工作包括:（1）对网格环境下互信架构的研究将可信度概念引入网格环境,提出了一种可信度感知协约监督的网格互信架构TaCs（Trustworthiness-aware Contract-supervised）,以推动网格环境下互信关系的可靠、灵活建立,提高合作的可预测性,促进整个环境的良性循环。可信度的评估有机集成了基于凭证和基于信誉两大机制,使它们的优势得以互补。该架构充分融合了凭证、信誉、协约三种元素:信誉的引入,旨在于联结实体、关联交互、共享经验;凭证的引入,旨在于满足高可信情况下的要求,同时弥补信誉证据不足甚至缺失时的可信度获取问题;为提高可操作性和可控性,该架构基于当前主流的面向服务体系结构,结合SNAP（Service Negotiation and Acquisition Protocol）协议[113],引入协约监督机制,以明确信任的上下文环境,避免无交互发生的伪信誉证据充斥网格。（2）对网格环境下基于凭证信任机制的完善针对网格环境下凭证的不确定性和区分性,提出了凭证可信因子的概念,借用不确定推理的方法,分别给出了基于单凭证和多凭证的实体可信度评估方法。（3）对网格环境下基于信誉信任机制若干关键技术的研究结合网格环境具体特点,对基于信誉的信任机制中的两大关键构件:信誉证据分析和信誉证据集成进行了针对性研究。针对信任的主观性,以及网格环境下实体间的普遍陌生性,提出了一种基于预评集的偏向调制方法,使得来自于不同实体的信誉证据间具有了可比性和可集成性;针对共谋型和个体型伪证,分别给出了有效的过滤方法,增强了系统的健壮性;针对网格环境下信誉证据集间的差异性,采用分而治之的方法,着眼于证据数目、时间分布及反馈来源上的特点,分别给出了三种不同的信誉证据集成方法,即:基于实体行为特征的证据集成方法――适用于证据数目丰富、时间或来源分布上相对广泛的情况;基于评估尺度相似性的证据集成方法――适用于证据数目稀少、时间或来源分布上相对集中的情况;基于灰色预测理论的可信区间预测方法――适用于信誉证据数目有限,但是在时间上具有一定跨度、时距分布较为均匀的情况。模拟实验结果以及与网格环境下同类工作间的对比,显示了这些方法的有效性。（4）对可信决策的研究从信任的多客面性出发,研究了多可信度状况下的联合评估决策,给出了无目标约束的基于模糊偏序关系的联合评估决策方法和带参考目标的基于灰色关联决策的联合评估决策方法,为网格环境下诸如资源选择、安全授权决定、访问控制设置等信任相关决策提供了可操作性强、统筹兼顾性好的实践指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 网格计算的兴起
• 1.1.2 网格计算的发展历程
• 1.1.3 方兴未艾的网格应用
• 1.1.4 本文研究所针对的网格环境
• 1.1.5 网格发展的最大障碍－信任问题
• 1.2 研究内容
• 1.2.1 现有工作分析
• 1.2.2 主要研究工作和创新点
• 1.3 论文结构
• 第二章 相关工作
• 2.1 定义及性质
• 2.1.1 信任（Trust）的定义
• 2.1.2 信任的分类
• 2.1.3 信任的性质
• 2.1.4 信任关系
• 2.1.5 信任管理（Trust Management）的定义及模型
• 2.2 几种相关关系
• 2.2.1 信任与信誉
• 2.2.2 信任与安全
• 2.3 信任管理系统研究现状
• 2.3.1 基于策略和凭证的信任管理系统研究
• 2.3.2 基于信誉的信任管理系统研究
• 2.3.3 国内研究状况
• 2.4 小结
• 第三章 可信度感知协约监督的网格互信架构TaCs
• 3.1 概述
• 3.1.1 备选方案分析
• 3.1.2 网格环境下信任问题特点分析
• 3.2 设计原则
• 3.3 TaCs 架构模型描述
• 3.3.1 可信度分类
• 3.3.2 基本模型
• 3.4 应用案例－基于TaCs 的按需、可信网格存储
• 3.4.1 可行性分析
• 3.4.2 对SNAP 的具体化
• 3.4.3 信誉反馈相关操作
• 3.5 小结
• 第四章 基于凭证可信因子的网格实体可信度评估方法
• 4.1 定义及术语
• 4.1.1 问题的引出
• 4.1.2 几个定义
• 4.2 基于单一凭证的可信度评估
• 4.3 基于多凭证的可信度评估
• 4.4 案例分析
• 4.5 小结
• 第五章 信誉证据分析与集成方法
• 5.1 相关定义和表示
• 5.2 网格环境下信誉证据的特征
• 5.3 证据偏向调制方法－从主观到相对客观
• 5.3.1 问题的引出－信任的主观性
• 5.3.2 预评集
• 5.3.3 基本思想和实施方法
• 5.3.4 实验结果
• 5.4 伪证过滤方法
• 5.4.1 对伪证的界定和分类
• 5.4.2 基于聚类思想的对抗共谋型欺骗方法
• 5.4.3 个体型伪证过滤方法
• 5.4.4 抗恶意性分析
• 5.5 信誉证据集成方法
• 5.5.1 基于实体行为特征的信誉证据集成方法
• 5.5.2 基于评估尺度相似性的信誉集成方法
• 5.5.3 基于灰色预测理论的可信区间预测
• 5.6 与网格环境下同类工作的对比
• 5.7 小结
• 第六章 多可信度状况下的联合评估决策方法
• 6.1 评估决策的基本思想
• 6.2 基于模糊偏序关系的联合决策方法
• 6.2.1 模糊偏序关系的定义
• 6.2.2 几种模糊偏序关系的构造方法
• 6.2.3 模糊偏序关系上的信息融合
• 6.2.4 多可信度状况下的联合决策
• 6.3 基于灰色关联决策的联合决策方法
• 6.3.1 灰色关联决策的执行步骤
• 6.3.2 应用案例
• 6.4 相关工作比较
• 6.5 小结
• 第七章 结束语
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果