编程技术论文提纲

论文题目：应用N版本编程技术的小型云系统的安全可靠性优化

摘要：云计算是一种成熟和发展的模式,它可以同时为众多客户提供资源和服务。这些资源以为用户创建虚拟机并在物理服务器上分配这些机器的形式提供。这些服务是在客户询问一些过程时提供的,这些过程由位于云服务器上的服务软件组件执行。为了提高最关键的服务组件的生存与容错能力,服务提供者使用冗余的服务组件计算同一任务。基于投票的N版本编程（N-Version Programming,NVP）是目前流行的冗余技术之一。使用投票从多个不同的版本的服务组件获得高度可靠的数据,可以提高云网络的可靠性。但同时,在云计算环境中,不同用户的虚拟机通常在同一台物理服务器上运行,并且在逻辑上彼此隔离。然而,恶意用户可以绕过逻辑隔离,从驻留在同一台服务器上的虚拟机获取敏感信息,从而形成共存攻击,影响云网络的安全性。本文的研究工作如下:（1）在云环境中存在共存攻击的前提下,阐述云网络将NVP技术作为提高容错能力的手段的理论基础。在此理论基础上分析小型云系统的安全可靠性,并由此建立在资源约束的情况下以最小化云服务商损失为导向的服务组件数量决策模型。（2）基于云物理服务器硬件故障数据和稳压下实时运行数据,将凝聚式层次聚类算法改进为基于故障域分级的聚类算法,训练出云物理服务器的故障预测模型。并由测试过程说明故障预测模型的准确性。（3）本文提出在高可靠需求的云网络中,针对共存攻击,在资源约束的条件下加入伪装组件以提升系统安全性。并进一步资源和时间约束下,将云物理服务器的故障预测作为依据来进行以最大化NVP服务成功概率为导向的基于FFP投票制的NVP最优部署策略的选择。（4）通过数值算例及参数敏感性分析说明,这些策略可以有效地帮助NVP服务组件抵御小型云网络系统中的共存攻击。通过对服务器故障预测和共存攻击威胁下的NVP服务的建模,本文给出的最优化NVP服务的解决方案对于云计算的智能化具有很大意义。

关键词：云网络;共存攻击;N版本编程技术;故障预测;伪装组件

学科专业：计算机科学与技术

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.2.1 云网络中的安全研究

1.2.2 云网络中的故障预测研究

1.2.3 NVP技术相关研究

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 研究相关技术基础

2.1 NVP技术

2.1.1 容错系统中的多重计算

2.1.2 N个独立版本的多重计算

2.1.3 云网络实现NVP技术的可行性分析

2.2 常见的故障预测算法

2.2.1 支持向量机

2.2.2 K近邻分类算法

2.2.3 聚类算法

2.3 共存攻击

2.3.1 有代表性的共存攻击

2.3.2 针对共存攻击的常见对策

2.4 本章小结

第三章 小型云环境下的服务器故障预测

3.1 小型云系统中的故障因子

3.1.1 强故障因子对小型云系统的可靠性影响

3.1.2 其他因子对小型云系统的可靠性影响

3.2 针对采集的数据集的参数选择

3.2.1 数据集的参数采集选择

3.2.2 数据集的聚类趋势评估

3.3 基于故障域分级的聚类算法

3.3.1 理论分析

3.3.2 基于故障域分级的聚类算法步骤

3.4 算法实验结果验证

3.4.1 聚类质量的评估结果

3.4.2 故障数据测试结果验证

3.4.3 服务器评分及实时预测结果展示

3.5 本章小结

第四章 应用NVP技术的小型云网络的安全可靠性

4.1 应用NVP技术的小型云网络中的共存攻击分析

4.1.1 共存攻击威胁模式

4.1.2 NVP服务的安全可靠性模型

4.1.3 SC的最优数量

4.2 FIRST-PAST-THE-POST投票机制

4.3 伪装组件

4.3.1 伪装组件机制可行性分析

4.3.2 伪装组件机制保护下的NVP服务模型

4.3.3 参数敏感性分析

4.4 NVP服务最优策略制定

4.4.1 最优放置策略

4.4.2 最优数量策略

4.4.3 参数敏感性分析

4.5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献