可生存网络系统的理论与关键技术研究

论文摘要

多年来,人们努力推动网络安全技术向前发展,但是由于网络的开放性和攻击技术的进步,恶意的攻击者总是有机可乘,使得构建绝对安全的网络系统成为不可能完成的任务。自然发生的系统组件故障和不可预料的意外事件也影响网络系统的正常运行。攻击、故障和意外事件的存在都降低了网络系统的服务质量。可生存性研究致力于保护网络系统的服务,使得在攻击、故障和意外事件存在的情况下,网络系统仍然具有及时完成任务的能力。本文深入研究了可生存网络系统的理论和关键技术,包括系统的体系结构和设计方法、可生存性的形式化描述、基于冗余技术的网络构建方法、基于组件的软件系统可依赖性分析和网络系统可生存性的定量评估。主要成果有:1.研究了现有的主动可生存性技术和被动可生存性技术,提出一种可生存性网络系统的体系结构,把多种可生存性技术组织成一种内外两层的结构,使得网络系统具有抵御、识别和容忍入侵的功能;2.从不同的应用需求出发,以冗余技术为基础,分别结合大数表决和门限方案,提出了基于不同冗余技术的可生存网络系统的构建方法,使得网络系统能够满足不同的应用需求;3.提出了基于组件的软件系统可依赖性分析方法,该方法以组件的状态描述系统的状态,以组件的状态变化描述故障及修复,用连续时间Markov链模拟系统的状态转移,由此分析了组件故障和接口故障对软件系统可依赖性的影响;4.研究了可依赖性、安全性和可生存性等系统属性之间的关系;基于不同的冗余技术对网络系统进行分类并分别建立随机数学模型,提出了基于不同应用需求的可生存性的定量评估方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 网络系统的可生存性研究
• 1.1.1 可生存性与安全性
• 1.1.2 可生存性与容错
• 1.1.3 可生存性与可依赖性
• 1.2 可生存性的研究现状
• 1.2.1 可生存网络系统的特性
• 1.2.2 可生存网络系统的体系结构与设计方法
• 1.2.3 网络系统可生存性的定量评估
• 1.3 本文的主要研究内容和结构安排
• 参考文献
• 第二章 可生存网络系统的体系结构与设计方法
• 2.1 可生存网络系统的体系结构
• 2.1.1 已有的研究
• 2.1.2 可生存网络系统体系结构
• 2.1.3 各功能模块的设计
• 2.2 可生存网络系统设计方法
• 2.2.1 可生存网络系统分析方法（SNA）
• 2.2.2 可生存网络系统的需求工程
• 2.2.3 可生存网络系统设计方法
• 2.3 小结
• 参考文献
• 第三章 网络系统可生存性的形式化描述
• 3.1 访问控制模型
• 3.1.1 HRU模型
• 3.1.2 BLP 模型
• 3.1.3 Biba 模型
• 3.1.4 基于角色的访问控制模型
• 3.2 网络系统安全性的形式化描述
• 3.3 网络系统可生存性的形式化描述
• 3.3.1 Kripke 结构
• 3.3.2 可生存特性的描述
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 基于冗余技术的可生存网络系统构建方法
• 4.1 冗余
• 4.2 基于容错CORBA的可生存网络系统
• 4.2.1 容错CORBA
• 4.2.2 基于容错CORBA的网络应用
• 4.2.3 对象组的创建过程
• 4.2.4 对象故障的检测与容忍
• 4.2.5 应用的恢复
• 4.3 异步环境中的可生存数据存储
• 4.3.1 系统模型
• 4.3.2 Quorum 系统的定义及相关结论
• 4.3.3 可靠的消息传输协议
• 4.3.4 基于t 屏蔽 quorum 系统的数据存储协议
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 网络系统的可生存性及相关属性的定量评估
• 5.1 网络系统的可量化属性研究
• 5.2 网络系统的可依赖性评估
• 5.2.1 可依赖性的定义
• 5.2.2 可依赖性研究概述
• 5.2.3 基于组件的软件系统可依赖性研究
• 5.3 网络系统的可生存性评估
• 5.3.1 安全性评估
• 5.3.2 已有的安全性评估方法
• 5.3.3 已有的可生存性评估方法
• 5.3.4 形式化的可生存性评估方法
• 5.3.5 可生存性的定量评估方法
• 5.4 小结
• 参考文献
• 第六章 结束语
• 致谢
• 攻读博士学位期间完成的论文和科研工作