一种基于区块链的MQTT协议优化算法

通信协议的设计已然成为实现设备与互联网通信的重要支撑,其覆盖了整个物联网系统的各个环节。针对传统物联网协议中关键数据被伪造或篡改的安全问题,文章设计了一种在数据传输过程中使用区块链技术来保证传输数据安全的改进消息队列遥测传输(message queue telemetry transmission,MQTT)协议,进而保证了存储在broker的数据不被恶意篡改。通过仿真实验证明,该方法具有高效、轻量以及易实现等多方面的特点,在保护物联网的数据安全方面效果十分显著。

Active Queue Management Exploiting the Rate Information in TCP-IP Networks

In this paper, we propose a new mechanism called explicit rate notification(ERN) to be used in end-to-end communications. The ERN scheme encodes in the header of transmission control protocol(TCP) packets information about the sending rate and the round trip time(RTT) of the flows. This new available information to the intermediate nodes(routers) is used to improve fairness, increase utilization, decrease the number of drops, and minimize queueing delays. Thus, it induces a better management of the queue. A comparison of our scheme with preexistent schemes, like the explicit congestion notification scheme, shows the effectiveness of the proposed mechanism.

基于云资源的青藏高原科考数据收集与传输平台设计与实现

受限于地理环境、通信条件及人员保障能力,青藏高原科学考察数据无法通过现有气象通信系统进行收集和传输,这一直是困扰着气象科研工作者的难题。本文依托电信运营商的公有云资源建立科考数据汇集与传输平台,在西藏墨脱地区开展了大量科考观测数据的收集和传输工作。该平台采用高并发数据获取和分布式并行处理框架,实现在单台服务器上数据收集、处理、分发、监控等多个应用的持续有序工作,并结合科考仪器特点对数据进行有针对性的监控和归档服务。同时,还设计实现了轻量化的数据上传客户端,解决布设于野外的科考观测设备的数据采集问题。该平台的设计可应用于其他地区的科考观测数据收集和传输工作中。

基于强化学习的船舶网络数据传输拥塞控制方法

针对船舶网络数据量大、缓冲队列过长导致的拥塞问题,提出一种强化学习的船舶网络数据传输拥塞控制方法。针对链路拥塞节点的时延和数据流分散特点,建立拥塞问题模型,运用非线性微分法,计算拥塞前后可控和非可控数据流在预设节点处队列长度和数据传输滞留的变化,设定参考阈值,当滞留数值和队列长度超过该值时表明源端发送窗口与接收窗口间链路存在拥塞,按照数据传输平均往返时间确定具体出现拥塞的节点位置。利用强化学习算法,求得经过和未经过拥塞点的数据队列长度变化,根据数据的反馈回报,计算拥塞概率较高链路与正常链路间的窗口差值;根据数据队列长度、流量以及速率值,调节窗口大小补偿值,完成拥塞控制。实验结果表明,实施控制后船舶网络吞吐量增大,节点受限次数下降,控制效果较好。

基于“调度+反馈”策略的多队列数据流发送控制系统设计

针对多队列数据流发送控制实现时占用逻辑资源多和流量控制的粒度大、误差大等问题,利用现场可编程门阵列(FPGA)和Verilog HDL设计了一种基于“调度+反馈”的多队列数据流发送控制系统。将寄存器与存储器模块作为指令控制模块以满足多样化需求;使用状态机控制系统工作流程以保障各模块间的协同工作;利用调度控制缓冲区数据的发送状态,以完成多队列数据的控制与隔离;在流量计算与控制的过程中利用误差采集反馈来减少误差并降低控制粒度,并在FPGA设计上利用分时复用来节省逻辑资源。对所设计的Verilog HDL程序进行EDA仿真和基于自主搭建平台的FPGA系统试验,结果证实了多队列数据流发送控制系统的有效性和先进性。

改进大数据算法模型的电能用电数据信息采集系统设计

针对传统用电信息数据采集系统硬件采集精度与速度不高、算法模型误差较大、计算效率低的问题,设计了一种基于主动队列管理的算法模型(Active Queue Management,AQM)的电能数据采集系统,同时进行了通信信道分配算法的改进,从而提高分配的速率和精度。系统中包含电源模块、存储模块、时钟模块和ZigBee模块,能提高用电信息数据采集系统采集数据的交互能力。试验结果表明,采用该方法进行数据通信的传输完整性几乎接近100%,大大提高了数据传输能力,具有突出的技术优势。

智能安检配套筛选传送设备设计及优化研究

针对铁路“春运”“暑运”期间形成的大客流在车站的进站口与安检设备之间排队阻滞的问题,本文从提高安检效率入手,在人工智能安检设备的基础上,设计了智能安检配套筛选传送设备,并对安检流程进行优化设计。智能安检配套筛选传送设备可在同一平面内实现行李包裹的多向传送效果,其设计充分考虑到现场场地条件限制。利用排队论,经实际统计和理论计算得出,该发明设计提高了安检过检效率,达到缓解车站旅客排队拥堵的效果。

基于同态加密的通信信息队列加密传输技术

为了提升通信信息传输的安全性,提出一种基于同态加密的通信信息队列加密传输技术。在通信信息传输之前,首先采用Paillier密码技术加密处理通信信息,实现对通信信息的同态加密,保证通信信息的安全性;然后基于通信信息队列传输特性,通过Producer端和Broker端实现通信信息队列的加密传输,提高现有网络环境下通信信息队列加密传输数据的处理能力。实验结果表明,所提技术能够为通信信息的安全访问与隐私保护提供支持,有效保障用户信息的安全性。

基于消息的5T系统监测数据传输技术

针对铁路5T系统(红外线轴温探测系统、货车运行状态地面安全监测系统、货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统、货车运行故障动态图像检测系统、客车运行安全监控系统)中的监测数据传输冲突和数据堵塞问题,以各种类型监测数据所反映出的安全程度为依据,建立5T系统信息模型,应用消息队列技术设计基于消息的动态优先队列传输流程,在量化优先因子影响因素的基础上建立基于数据类型、预警等级、车型和车速的数据传输优先模型,将对优先因子的求解转化为对部分权重信息下多目标决策模型的求解,建立单目标优化模型以求解优先模型中未确定的权重向量,根据求解得到的优先因子按照优先队列调整步骤进行传输队列调整。对据此开发的监测数据传输原型系统实验结果表明,所提出的技术方案可行且有效。

TCP网络主动队列管理的非线性状态反馈跟踪控制

针对TCP网络的非线性动态模型,在链路容量和传输时延均为常值的情况下,提出一种新的主动队列管理控制算法。这种控制算法利用系统窗口大小和往返时间信息,使被控系统的平均队列长度能够渐近跟踪期望平均队列长度,并保证被控系统的状态有界。最后的仿真结果验证了理论分析的正确性和控制律的有效性。

基于弃尾队列的SCTP稳态吞吐量建模与分析

流控制传输协议(SCTP)是一个基于IP网络用于传输信令的新传输协议.由于其具有很多新的特性尤其对多宿的支持,使得其正在成为一种通用传输协议.本文对基于弃尾队列情况下的流控制传输协议的数据传输进行建模,得到一个稳态吞吐量关于丢包率的函数关系,并对结果进行仿真验证和分析.实验结果显示,该模型能够很好的估计流控制传输协议在弃尾引发丢包情况下的稳态吞吐量.

基于数据流转发的实时数据交换系统设计

针对传统的基于全量转发机制的消息中间件应用于电力信息系统大规模数据交换时效率低的问题,设计并实现了基于数据流转发的实时数据交换中间件。基于队列缓冲技术,实现了消息型数据的异步发送与批量确认;设计了流式数据转发机制,消除数据在传输节点上的缓存延迟与缓存资源代价,提高了数据传输的及时性与并发性;结合分布式与数据路由思想,实现了对第三方系统透明的节点组网与数据路由功能。通过模拟某省电力信息系统数据交换场景,验证了系统性能,数据交换能力达3 000并发,千兆带宽环境下系统传输速度达980 MB/s,交换延迟在毫秒级。

基于消息队列遥测传输和椭圆曲线加密的物联网身份验证方案

为了研究物联网(IoT)资源受限环境下的身份验证,提出一种分布式轻量级IoT身份验证和授权框架.主要在IoT中利用消息队列遥测传输(MQTT)的概念来进行基于广播的数据传输,采用基于使用控制(UCON)的访问控制进行设备认证,并利用椭圆曲线加密(ECC)的轻量级性质,将其与访问控制机制相结合.实验采用应用自动化验证(AVISPA)和访问控制策略测试(ACPT)工具,形式化与非形式化的分析验证了所提方案的有效性.结果表明该方案可以抵御多种不同攻击,且在计算成本方面也具有优势,未涉及模运算和异或运算,适用于资源受限设备.

海洋多道地震拖缆数据实时传输系统的设计与实现

为满足深拖式高分辨多道地震勘探需求,设计并实现了海洋地震拖缆数据的实时传输系统。系统由数传包与地震采集站连接组成,采用推荐标准485(Recommended Standards 485, RS485)串行总线实现了采集站与数传包的物理连接,利用低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS)、预加重/均衡器、8 位/10 位(8 bit/10 bit)编码等技术实现了数传包之间的通信链路。设计了无等待反馈重传的差错控制方法,提高系统高效性和可靠性;在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)内部采用先进先出(First Input First Output, FIFO)构建多优先级任务队列的多级流水线设计,解决了大容量数据并发而产生的数据漏帧问题。在实验室用已知正弦信号对系统进行了对比测试,结果表明系统能够满足海洋多道地震勘探的数据传输需求,对于海洋多道高分辨率地震资料的可靠获取具有重要的意义。

用于电力系统信息综合传输的改进加权公平队列调度算法

为保证电力系统信息综合传输中各种信息业务的服务质量,提出一种改进的最坏情况下公平的加权公平队列(improved worst-case fair weighted fair queueing plus,IWF2Q)调度算法。该算法通过在WF2Q算法的虚拟开始时间和虚拟完成时间计算公式中引入"虚拟延迟时间",解决了电力系统信息综合传输中由WF2Q算法导致的推迟传输高优先级信息业务分组的问题。以NS2为工具,建立了基于区分服务体系结构模型的IEEE 14母线系统信息综合传输网络仿真模型,运用网络仿真方法定量评估了以IWF2Q算法实现基于区分服务体系结构模型的电力系统信息综合传输时各类信息业务的实时性和公平性。仿真结果表明,IWF2Q算法降低了高优先级信息业务分组延时,同时兼顾综合传输的各类信息业务间的公平性,证明了IWF2Q算法的有效性和可行性。

数字化防空旅的通信网组网效能评估

数字化防空旅的通信网组网效能评估采用排队论和ADC效能模型,从话音通信和数据传输两方面进行评估。建立通信网络系统效能评估指标体系和评估模型,用排队论评估语音通信性能,用ADC效能模型评估数据传输效能。通过有效性向量、可信性矩阵和品质因素向量计算得出结果。

铁路应急平台中数据传输机制研究与实现

分析铁路应急平台数据传输需求,提出一种以JWMQ为通信平台,以XML为数据载体的模型,有效解决三级平台之间以及应急平台与外部系统数据传输需求。

Internet中分组丢弃缓存管理技术的研究

Internet中,基于分组丢弃的缓存管理技术是分组转发设备的重要功能模块,其算法对网络性能会产生重大影响。本文对现有主要的分组丢弃技术及其派生算法作了总结,并就存在的问题和不足提出了研究建议。

基于模糊矩阵的多线程网络通信延迟检测技术研究

在多线程网络中,网络延时是评价网络性能的重要指标,有效检测通信延迟技术可确保网络通信的高效运行。首先分析多线程网络通信延迟中的队列延迟与传输延迟,利用队列延迟与传输延迟建立多线程网络通信延迟检测模糊矩阵;再通过该矩阵对多线程网络中通信延迟情况进行评价判别,并对该判别矩阵实施一致性测试,最终实现对网络通信延迟情况的有效检测。分析仿真实验结果可知,所构建的模糊矩阵一致性较强,可用于对多线程网络通信延迟的检测。并且在不同带宽与不同干扰情况下,该方法对多线程网络通信延迟检测误差低于10 ms,正确率在90%以上,说明该方法具有较高的准确性与稳定性,实用性较强。

TCP网络的自适应神经滑模控制

针对TCP网络的拥塞控制问题,考虑了TCP负载和往返时延具有较大的突发性和时变性的情况,结合滑模控制与RBF神经网络提出了一种主动队列管理算法。考虑到网络系统参数是未知时变的,采用RBF神经网络逼近网络系统参数,从而使得主动队列管理算法易于实现。依据李雅普诺夫稳定性理论设计了RBF神经网络权值的自适应律,使得网络系统参数得到了较好的估计。采用RBF神经网络的输出作为滑模控制器的参数设计了一种主动队列管理算法,使得网络系统是渐近稳定的。仿真结果表明所提出的算法与比例积分控制器和传统的滑模控制器相比具有较快的响应和稳定的队列长度,在网络参数变化时仍能获得较好的鲁棒性。