分布式网络中连续时间周期的全局top-K频繁流测量

在分布式网络中,测量top-K频繁流对资源分配、安全监控等应用至关重要。现有的top-K频繁流测量工作存在不适用于测量分布式网络流量或只考虑单时间周期等局限。为此,提出了分布式网络中连续时间周期的全局top-K频繁流测量方案,在分布节点中布置了紧凑的概率数据结构来记录网络流信息,每个时间周期结束后分布节点向中心节点发送必要信息,中心节点汇聚得到从测量开始至当前时间周期的全局top-K频繁流。考虑到每条流可能出现在一个或多个测量节点,使用了不同的方法来减少传输开销。对于每条流只会出现在单一节点的情况,采用传输分段最小值的方法来获得阈值,实验结果表明这种方法减少了全量传输超过50%的传输开销。对于每条流会出现在多个节点的情况,提出了多阶段无误差处理方法和单阶段快速处理方法,分别应对不能容忍误差的场景和实际高速网络流量,相比每个时间周期都使用已有单周期方法,传输开销的实验表现降低了两个数量级。最后还提出了一种利用历史平均增值信息降低通信延迟的方法,实验结果表明该方法有效降低了限制信息的平均相对误差。

一种基于部分数据的多级剪枝Obfs4混淆流量识别方法

Obfs4混淆流量是匿名通信网络Tor的一种承载流量,因其强匿名的特性而被滥用于非法网络活动,因此识别Obfs4混淆流量对预防利用Tor网络进行的网络犯罪具有重要作用。现有识别策略往往侧重于分析Obfs4流量特征,将完整流样本利用机器学习或深度学习技术进行精细化识别,但处于在线流识别的应用场景下时间开销偏高,且识别准确度在Obfs4应用间隔到达时间反检测技术(Inter-arrival Timing,IAT)后有所下降。为此,提出了一种基于部分数据的多级剪枝Obfs4混淆流量识别方法,仅收集每个流最先到达的少量数据包进行多轮快速过滤,并重点针对IAT模式特性设计识别方法,提升了Obfs4流量识别的效率和鲁棒性。该方法将识别过程分为握手阶段和加密通信阶段。在握手阶段,充分挖掘Obfs4握手数据包的隐含语义,进行随机性、时序和长度分布特征的粗粒度快速剪枝;在加密通信阶段,先对每个流的前若干数据包进行特征提取,并提高IAT相关特征的权重,最后利用XGBoost分类方法进行细粒度识别。实验结果表明,在包括了应用IAT技术的混淆流量的数据集上,使用流的前30~50个数据包能达到99%的正确率和精确度,平均每条流的处理时间在毫秒级。

高速网络中利用双向计数器的流频数测量算法

对网络流的频数进行测量能够为现代高速网络管理提供极为重要的决策依据.现有的测量模型往往为每个计数器分配较大的长度,从而避免大流的计数值溢出计数范围.但是真实网络流存在偏斜分布的特性,绝大部分网络流都是小流,仅有少部分流是大流.由于占用了大量存储资源的计数器在大部分情况下只存储了小流,导致现有策略存在内存浪费、不适应分布不均匀的真实数据的弊端.为此本文提出了一种基于“双向计数器”的网络流频数测量模型AS(Arena Sketch). AS将内存空间划分为块,并引入“竞争机制”为网络流自适应地分配内存块.具体而言,双向计数器由两个指纹域和一个计数域构成,大流能够在指纹域保留自己的流标签信息,而越大的流能够竞争到越多的内存块用于记录其频数.一旦在指纹域保留签失败,就将所有内存块视作独立的计数器,重新构建二维计数器数组,组成经典紧凑数据摘要Count-Min Sketch,该流则被作为小流在CountMin Sketch近似记录.AS既消除了大流的溢出风险,也尽可能多地记录了小流,仿真实验表明,该测量模型在逐流频数测量任务和过阈值流频数测量任务中均达到了比先前工作更高的精度和更低的存储消耗.

利用深度学习的高速网络流基数估计算法

实时准确地测量高速网络中每条流的基数,对流量工程、异常检测及网络安全等领域来说至关重要.但网络处理器芯片中能够匹配流速处理需求的高速存储资源极度有限,无法满足流信息直接存储的需求,需要不同流共享同一段存储空间,利用紧凑数据摘要(Sketch)实时处理和存储流的基数信息.这种存储共享的方式使得不同流的信息混杂在一起,并在流基数估计的过程中引入了难以过滤的噪声.针对上述现有研究中普遍存在的问题,提出了一种基于深度学习的高速网络流基数估计算法.所设计的算法改进了已有研究的实时数据包处理和存储更新规则,设计了一种更为高效的编码方法在存储共享的基础上尽可能地减少噪声,并利用深度学习模型来学习每条流编码数据中的潜在模式以提高基数估计的性能.实验结果表明,所提出的方法相较于已有最新研究成果具有更高的精度和更低的存储开销.

T型分支管道对油气爆炸强度的影响

为了研究T型分支结构对管道内油气混合物爆炸强度的影响规律,测试了不同初始体积分数条件下直管和具有T型分支管中爆炸波超压值,并利用有机玻璃透明管道对火焰传播规律进行了可视化研究。得到以下结论:(1)T型分支管道对油气爆炸有强化作用,在油气体积分数为1.2%至1.6%范围内表现最明显;(2)T型分支管道对油气爆炸的强化作用受管道横截面突扩和障碍物扰动以及波的反射、绕射三方面的影响;(3)火焰经过分支管道时,火焰阵面发生极大的扭曲,火焰表面积显著增大,燃烧速率增大,增强了热量和活性物质的输运速率,提高了爆炸波的强度;(4)在T型分支管道附近,油气爆炸的压力突变增强,是由压力波反射、绕射引起的温升效应和压力波引起湍流强度增强共同导致。

障碍物数量对油气泄压爆炸特性的影响

为了研究障碍物数量对油气泄压爆炸传播特性的影响,选取了高(2.1%)、中(1.7%)、低(1.3%)3种初始油气浓度,在半开口全透明有机玻璃管道内进行了一系列油气泄压爆炸对比实验。结果表明:(1)半开口管道内油气爆炸超压曲线存在3个典型的压力峰值pv、pmax、pneg;其中pv的大小只与封口材料破裂常数有关,与障碍物数量无关,而pmax的数值大小和pneg的绝对值大小随着障碍物数量的增大而增大,但是到达pmax的时间长短不完全由障碍物数量决定;(2)火焰在传播初期以比较规则的"指尖形"火焰传播,当受到障碍物的扰动之后火焰锋面的规则形状会受到破坏,加快火焰形态从层流到湍流的转捩,并最终在管道外部形成"蘑菇状"火焰,并且管道内障碍物数量越多,这种"蘑菇状"火焰越明显;(3)障碍物对油气爆炸火焰传播具有显著的加速效应,而且随障碍物数量的增大,这种加速效应越明显,获得的最大火焰速度越大;(4)油气爆炸过程的爆炸超压和和火焰传播具有正反馈激励的耦合关系,二者在爆炸演变过程中互相促进,这种耦合关系随着障碍物数量的增大体现得越明显。(5)障碍物数量对油气爆炸pmax和火焰传播速度的增大作用在高浓度(2.1%)和低浓度(1.3%)工况下比中间浓度(1.7%)时体现得更加显著。

油气在顶部含弱约束结构受限空间内的爆炸特性

建立了顶部含有弱约束结构的受限空间油气爆炸实验系统,并对含有弱约束的受限空间中油气爆炸特性进行实验研究,获得超压变化规律及火焰发展特征。结果表明:(1)容器内部超压受泄流、外部爆炸、火焰扩张等因素的影响,出现多个峰值,并伴以强烈的振荡;容器外部超压随着距离的增大而减小,且竖直方向超压大于水平方向超压。(2)与无约束爆炸相比,弱约束结构对爆炸的影响主要体现在对爆炸超压的增强效应和对爆炸发展速率的滞后效应。(3)爆炸超压随着油气体积分数的增加先增大后减小,最大超压所对应的初始油气体积分数为1.79%。(4)容器外火焰发展过程分为初级燃烧阶段、过渡燃烧阶段、次级燃烧阶段,由于受Rayleigh-Talor不稳定、Helmholtz不稳定、斜压效应的影响,火焰出现褶皱和卷曲,最大火焰高度和直径分别为0.8和0.55m。

基于多种控制机理的湍流爆炸燃烧模型研究

本文针对狭长受限空间油气爆炸燃烧发生、发展过程特点,建立不同控制机理制约不同反应步的分步反应湍流燃烧模型。该燃烧模型的基本思想在于将化学反应分为两步进行,各步的控制机理不同,各步释放的能量也不同．采用分解、混合、反应的分步方式来模拟油气爆炸燃烧过程,通过实验和数值计算结果表明,该模型能较好解决湍流爆炸燃烧过程的数值模拟问题,其结果与实验吻合很好。

热壁条件下油气的热着火现象

设计了高温热壁油气热着火实验系统，对受限空间油气混合气体在热壁条件下的热着火现象进行了实验研究。根据实验结果，详细讨论了油气混合物的着火方式、临界着火温度、着火压力范围以及体积分数、温度的变化规律。实验发现：热壁条件下油气混合物引燃分为油蒸气的热裂解-油气快速氧化反应-油气急速氧化反应3个阶段；油气混合物着火模式为燃烧、热爆燃和热爆炸；油气在汽油自燃点附近开始快速化学反应，热着火临界温度高于汽油自燃点近80K；温度特征曲线在着火时具有突变性质；热壁温度达到783～873K时，存在压力范围为2．2～17．6kPa的三角形油气热着火压力半岛。

地理位置相关移动感知系统任务分配问题研究

随着智能手机应用的普及,移动感知技术已被认为是一种高效且成本低廉的环境数据收集方式.移动感知系统中地理位置相关的最优任务分配问题是一个NP难问题.为了解决该问题,提出了一种多项式时间的近似最优的任务分配算法.该算法首先引入了单位圆盘模型中移动划分的思想,将整个监测地理空间划分为若干个子区间,并使得子区间内的最优分配方案的集合是划分前最优解的1/1+ε,这表明所设计的近似算法是一个多项式时间近似机制.随后,证明了最优任务分配问题在每个子区间内是多项式时间可解的,并设计了枚举算法求出该问题的最优解.最后,仿真实验结果表明所设计的近似最优任务分配算法的实际性能与理论分析相吻合.

地下狭长受限空间火灾实验及大涡数值模拟研究

本文建立了地下狭长受限空间火灾模拟实验台架,完成了不同燃烧物种类、不同燃烧物质量的火灾燃烧实验,建立了适用于狭长式地下受限空间火灾的大涡三维数学模型。研究重点在于测量狭长式地下受限空间火源热释放率和烟气温度分布,得到燃烧物分别为柴油、汽油的火源热释放率及烟气温度分布的实验测量数据;结合实验完成了狭长式地下受限空间火灾的大涡三维数值模拟分析。通过火灾数值模拟结果与实验结果进行比较分析,本文所建立的模型能较为真实地反映实际狭长式地下狭长受限空间火灾的情形。

地下轻质油料储存库火灾模拟实验研究

为了研究地下油料储存库火灾发生、发展的规律以及科学、有效、经济的火灾防治技术,对地下储存库火灾进行了系统、深入的模拟实验研究。研究结果表明,地下油料储存库汽油介质火灾初期一般伴随爆炸。视模拟装置结构的变化、实验工况的不同,火灾初期会出现爆燃、爆燃向爆轰发展、爆炸后自行灭火、爆炸后短时燃烧、爆炸后持续燃烧等模式。另外,还介绍了压力、温度、氧气等参数变化,并对实验结果进行了分析。

含弱约束端面短管道油气爆炸特性实验研究

构建了长径比为4的含弱约束端面的短管道实验系统,对短管道油气爆炸特性进行了实验研究,得到油气爆炸压力和火焰的变化规律。实验结果表明:(1)受破膜、泄流、外部爆炸等因素的影响,含弱约束端面短管道油气爆炸具有多个超压峰值,并产生Helmholtz振荡;(2)弱约束端面对管道内外爆炸超压均具有增强作用,内部最大超压为24.23kPa,外部最大超压为5.45kPa,分别为无约束条件下的4.9和2.7倍;(3)火焰变化过程可划分为"层流燃烧-突变加速-外部爆炸-衰弱熄灭"4个阶段;由于湍流、界面不稳定、斜压效应等因素的影响,火焰在突变加速和外部爆炸两个阶段会发生剧烈的拉伸褶皱和卷曲变形,形成Tulip火焰和蘑菇云状火焰。(4)在层流燃烧阶段,弱约束端面对火焰速度有减弱作用,此阶段最大火焰速度为3.5m/s,相比于无约束时减弱了41.3%;而在突变加速和外部爆炸阶段,弱约束端面破坏产生的强泄流对火焰传播速度有增强作用,此阶段最大火焰速度为80.2m/s,相比于无约束时增强了106.2%。(5)不同初始油气浓度条件下火焰发展模式具有显著差异,在低浓度和中浓度条件下火焰能够冲出弱约束端面形成外部火球,而在高浓度条件下,火焰无法冲出管道。

T型分支管道对油气爆炸压力的影响

为了研究T型分支结构对管道内油气爆炸压力的影响,进行了不同初始油气体积分数、不同初始点火能工况下多参数对比实验,并对火焰传播进行了可视化研究。实验结果表明:T型分支管道对油气爆炸压力有强化作用,强化程度和初始油气体积分数关系密切,在当量比附近,强化程度表现最显著;初始点火能对油气爆炸最大超压影响显著,随着点火能的增大,最大爆炸超压呈线性增长;波的绕射和反射、流场湍流度增强、管道通道面积增大和障碍物扰动是导致T型分支管道内爆炸压力增强的主要因素;T型分支管道会导致火焰阵面严重地弯曲褶皱变形,增大火焰面积,并且回传火焰对T型分支结构壁面具有较强的破坏作用。

爆轰波在突扩通道中传播的数值模拟研究

建立了描述甲烷 空气混合物爆轰波传播的单步化学反应爆轰模型 ,通过数值模拟研究了在二维突扩通道中爆轰波的强度变化和各种波行为。结果表明 :爆轰波在进入突扩通道初始阶段的衍射使爆轰波局部向爆燃转变 ;

地下组合受限空间火灾分区实验与数值分析

本论文对地下组合受限空间火灾初期的分区现象进行了模拟试验和数值分析。地下组合受限空间火灾呈现出特殊的分区现象。一般可分为燃烧区、新鲜空气补充区、烟气流区、过渡区和火焰后面的“惰化区”五区。有上下两层的地下复杂组合受限空间可分为燃烧区、烟气流区、新鲜空气补充区和“惰化区”4区。将数值模拟分析结果与实验结果进行了比较,二者吻合较好。研究表明,本文所采用的组合受限空间火灾三维模拟分析模型,是一种既能实现对实际结构复杂火灾现象的模拟分析又能在一定程度上满足实际工程要求的较好分析方法。

地下油料储存库火灾初期模式与安全性研究

使用模拟的地下油料储存库装置 ,对地下油料储存库火灾初期模式进行了实验研究。结合油料地下储存库火灾防治和安全性要求对实验结果进行了分析。结果表明 ,模拟油料地下储存库起火后 ,火灾初期模式与实验初始条件、边界条件和装置结构直接相关。在一定条件下 ,模拟油料地下储存库内出现爆燃向爆轰的转变 ;不同的环境条件下 ,火灾的模式不同 ;油料地下储存库内火灾的发展 ,油料的持续燃烧及发生燃烧的部位受通气条件和洞内复杂的烟气流向等条件控制。

地下复杂组合受限空间火灾分区现象与初期模式实验研究

主要介绍地下狭长与组合受限空间油料介质火灾分区现象、初期火灾主要模式模拟实验研究结果与讨论;地下组合受限空间火灾呈现出特殊的分区现象。一般可分为燃烧区、新鲜空气补充区、烟气流区、过渡区和火焰后面的"惰化区"五区。有上下两层的地下复杂组合受限空间可分为燃烧区、烟气流区、新鲜空气补充区和"惰化区"4区。地下受限空间(包括组合受限空间、容积式受限空间和狭长受限空间)密闭条件下火灾初期模式主要有:爆炸、爆炸减弱、爆炸增强、燃烧、爆燃向爆轰发展。地下复杂组合受限空间下部与下部狭长受限空间分别全开口条件下着火后火灾主要模式为爆炸、燃烧、爆炸后持续燃烧、爆炸后短时燃烧、爆炸后发展为出口外爆炸;爆炸又可分为爆炸强度逐步加强、爆炸由爆燃发展为爆轰、爆炸强度逐步减弱。

狭长空间内细水雾射流的数值仿真

综合可压缩流场控制方程、κ-ε湍流模型、粒子动力学模型及简化的雾滴-壁面碰撞模型,建立了狭长空间内细水雾射流的数值仿真模型。基于该模型,采用Fluent流体动力学仿真软件对4种不同粒度的细水雾射流进行了数值仿真。结果表明:粒度较大的细水雾在入射初期速度较快,且保持雾化角的能力更强;细水雾在到达壁面后形成的雾化区形态上保持准稳定,呈现出特征鲜明的雾化主流区、横流区、回流区与涡流区,整个雾化区范围向两侧匀速延伸,粒度越小的雾化区延伸速度越快;狭长空间内垂直于射流方向的气流与细水雾射流产生相互影响,气流在远离喷口的雾化区迎风处速度降低,在靠近喷口的背风处形成涡流,雾化区形态沿气流流向发生扭曲。

100mm自力式自动灌装阀关阀过程动力学分析与仿真

本论文重点介绍 10 0mm自力式自动灌装阀关阀过程的动力学原理、阀体结构和仿真计算。计算结果表明 ,阀体关阀时间与实验实测数据吻合良好 ,关阀过程的速度及加速度与实验结果一致。