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基于时间自动机的数据流通控制建模及验证
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作者 李恒 李凤华 +3 位作者 梁琬珩 郭云川 张玲翠 周紫妍 《通信学报》 北大核心 2025年第3期13-27,共15页
为了解决数据跨域流通控制策略生成、传递与执行的可行性、正确性和安全性验证难题,提出了一种基于时间自动机和计算树时序逻辑的形式化建模及验证方法。该方法首先针对数据流通控制流程,以及数据交易场景(模式)下的数据提供者、数据使... 为了解决数据跨域流通控制策略生成、传递与执行的可行性、正确性和安全性验证难题,提出了一种基于时间自动机和计算树时序逻辑的形式化建模及验证方法。该方法首先针对数据流通控制流程,以及数据交易场景(模式)下的数据提供者、数据使用者(含数据经纪人)和数据监管者等实体分别进行形式化建模;随后给出了数据交易过程中,安全需求性质和流通控制属性的计算树时序逻辑形式化规约描述;最后,对上述时间自动机模型进行仿真,并对其性质和属性进行形式化验证与分析。实例分析表明,所提方法可以有效验证数据流通控制机制的可行性、正确性和安全性。 展开更多
关键词 数据要素流通 访问控制 时间自动机 延伸控制 形式化方法验证
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基于时间自动机的动力调度岗位培训仿真机理建模
2
作者 罗昌俊 任星倩 +2 位作者 何福 马永一 汤瀑 《兵工自动化》 北大核心 2024年第8期60-63,85,共5页
针对大型风洞群中压空气系统存在调度机理复杂、岗位人员素质要求高、系统实操培训代价大等问题,实施基于时间自动机的动力调度岗位培训仿真机理建模。通过混杂系统理论提出适合大型风洞群中压空气调度的扩展时间自动机模型,基于先来先... 针对大型风洞群中压空气系统存在调度机理复杂、岗位人员素质要求高、系统实操培训代价大等问题,实施基于时间自动机的动力调度岗位培训仿真机理建模。通过混杂系统理论提出适合大型风洞群中压空气调度的扩展时间自动机模型,基于先来先服务策略构建资源申请、机组工作等队列,建立调度器、就地执行器等核心机理模型,并采用UPPAAL工具对模型进行验证。结果表明:该模型的建立不仅为岗位人员掌握设备结构原理、积累实操经验提供有效手段,而且为建立风洞试验调度仿真系统、合理有效实施风洞动力调度岗位培训打下了基础。 展开更多
关键词 风洞群 中压空气资源 调度仿真 岗位培训 扩展时间自动机 uppaal
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基于时间自动机的无信号交叉口车路协同系统建模与验证
3
作者 刘伟 肖七瑞 +3 位作者 陈新海 饶畅 张宇 王博思 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1682-1698,共17页
车路协同系统(cooperative vehicle infrastructure system,CVIS)是提高交叉口车辆通行安全的重要解决方案之一。针对CVIS现有技术规范和标准未明确系统对象状态交互的动态时序及迁移过程,无法有效保障系统的通行控制逻辑安全问题,采用... 车路协同系统(cooperative vehicle infrastructure system,CVIS)是提高交叉口车辆通行安全的重要解决方案之一。针对CVIS现有技术规范和标准未明确系统对象状态交互的动态时序及迁移过程,无法有效保障系统的通行控制逻辑安全问题,采用形式化语言对无信号交叉口车路协同系统功能逻辑进行描述,验证系统对象的状态交互和控制逻辑安全,提高无信号交叉口的车辆通行安全性。以单车无冲突、双车冲突和多车冲突场景分别进行仿真,明确状态交互和使能迁移路径;结合工具和需求规范语句进行系统安全属性验证,证明了控制逻辑的可靠性和安全性,为研发高安全架构的车路协同系统提供了可信依据。 展开更多
关键词 城市交通 形式化语言 车路协同系统 时间自动机 控制逻辑 可信验证
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基于Uppaal的时延Petri网到时间自动机等价模型验证 被引量:1
4
作者 周清雷 王静 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2005年第6期64-66,共3页
时延Petri网和时间自动机都可以有效地对实时系统的行为进行模拟和性能分析。利用时延Petri网到时间自动机等价转换算法(简记作TPNtoTA转换),将一个描述实时系统的时延Petri网模型转换成与其语义等价的一组时间自动机模型。使用时间自... 时延Petri网和时间自动机都可以有效地对实时系统的行为进行模拟和性能分析。利用时延Petri网到时间自动机等价转换算法(简记作TPNtoTA转换),将一个描述实时系统的时延Petri网模型转换成与其语义等价的一组时间自动机模型。使用时间自动机中成熟的模型验证工具Uppaal对此时延Petri网的模型进行验证。 展开更多
关键词 时延PETRI网 时间自动机 TPN-to-TA转换 uppaal
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Uppaal到PVS的时间自动机翻译器
5
作者 刘振通 缪淮扣 许庆国 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2008年第6期19-20,48,共3页
Uppaal是一种对实时系统模型进行建模和验证的工具,PVS(Prototype Verification System)是开发和分析形式化规格说明的原型证明系统。介绍了Uppaal2PVS翻译器的设计与实现,给出了一种将用Uppaal生成的时间自动机规格说明翻译成PVS文件... Uppaal是一种对实时系统模型进行建模和验证的工具,PVS(Prototype Verification System)是开发和分析形式化规格说明的原型证明系统。介绍了Uppaal2PVS翻译器的设计与实现,给出了一种将用Uppaal生成的时间自动机规格说明翻译成PVS文件的方法,从而将模型检查问题转换成了定理证明问题,解决了潜在的状态空间爆炸问题。最后给出了一个实例。 展开更多
关键词 时间自动机 翻译器 uppaal PVS
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基于时间自动机的Web服务模型检测 被引量:7
6
作者 骆翔宇 轩爱成 沙宗鲁 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第8期139-142,197,共5页
传统的基于有限状态机的组合Web服务模型检测方法不能保证带有时间约束的组合Web服务的正确性。把组合Web服务看成多智能体系统,将带有时间约束的Web服务智能体建模为时间自动机,通过并发组合构成时间自动机网络,从而用时间自动机验证工... 传统的基于有限状态机的组合Web服务模型检测方法不能保证带有时间约束的组合Web服务的正确性。把组合Web服务看成多智能体系统,将带有时间约束的Web服务智能体建模为时间自动机,通过并发组合构成时间自动机网络,从而用时间自动机验证工具UPPAAL对组合Web服务的运行过程进行模拟,并验证其活性、安全性和死锁等性质。采用该方法对雇员出差安排组合Web服务进行建模和验证,结果表明,该组合Web服务存在死锁问题。最后通过分析死锁产生的路径,完善该组合Web服务的通信协议,从而消除了死锁。 展开更多
关键词 模型检测 WEB服务 时间自动机 uppaal
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基于时间自动机的物联网网关安全系统的建模及验证 被引量:22
7
作者 王国卿 庄雷 +2 位作者 王瑞民 宋玉 张坤丽 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期63-75,共13页
物联网是一个多网异构融合网络,其感知层常面临各类安全威胁。物联网网关作为感知层和网络层的桥梁,应当具备安全管理功能,防止安全问题向上层扩散。针对物联网网关目前安全方面的不足,以物联网网关中间件技术为平台,设计一个通用的物... 物联网是一个多网异构融合网络,其感知层常面临各类安全威胁。物联网网关作为感知层和网络层的桥梁,应当具备安全管理功能,防止安全问题向上层扩散。针对物联网网关目前安全方面的不足,以物联网网关中间件技术为平台,设计一个通用的物联网网关安全系统。该系统可以嵌入不同的安全协议或算法,然后进行建模与分析,能够辅助安全网关的设计和具体实现。利用时间自动机对系统进行形式化建模与验证,验证结果表明物联网网关安全系统满足机密性、可用性、真实性、顽健性、完整性和新鲜性6项安全需求。 展开更多
关键词 物联网网关 安全系统 中间件 时间自动机 模型检测
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混杂系统的扩展时间自动机模型及验证研究 被引量:3
8
作者 姬莉霞 马建红 周清雷 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第8期73-75,78,共4页
混杂系统复杂度高且涉及领域广,没有通用的方法来解决分析、设计等问题。为解决一类工业控制混杂系统的建模和验证问题,对时间自动机进行了语义扩展,使其含有连续变量以及映射在其上的约束,使用扩展后的时间自动机对此类混杂系统进行建... 混杂系统复杂度高且涉及领域广,没有通用的方法来解决分析、设计等问题。为解决一类工业控制混杂系统的建模和验证问题,对时间自动机进行了语义扩展,使其含有连续变量以及映射在其上的约束,使用扩展后的时间自动机对此类混杂系统进行建模,采用验证工具UPPAAL进行模型分析模拟,并使用简化的CTL对系统需求规范进行验证。具体实例研究表明,该方法对于分析设计一类混杂系统具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 时间自动机 混杂系统 uppaal 泵站 模型验证
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基于时间自动机的温室环境监控物联网系统建模 被引量:16
9
作者 邓雪峰 孙瑞志 +2 位作者 聂娟 王文狄 史银雪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期301-308,共8页
由于温室环境的复杂性,系统设计的不合理会直接导致数据的不确定和系统的不稳定。基于体系结构的物联网层次模型对物联网的实施具有指导意义,但是体系结构模型没有提供系统建模工具和模型验证的方法。基于时间自动机理论的建模与模型验... 由于温室环境的复杂性,系统设计的不合理会直接导致数据的不确定和系统的不稳定。基于体系结构的物联网层次模型对物联网的实施具有指导意义,但是体系结构模型没有提供系统建模工具和模型验证的方法。基于时间自动机理论的建模与模型验证方法是一种对物联网系统建模的有效手段,能在系统设计时提高系统的稳定性,保证系统设计的正确性。通过对智能温室监控物联网系统的分析,从系统实施的角度重新对温室环境监控物联网系统进行了层次划分,利用时间自动机理论对系统中的相应组件进行建模,在对各个子系统分别建模的基础上形成了时间自动机网络模型。最后利用时间自动机建模工具UPPAAL,对已经建立的形式化模型进行了系统逻辑正确性验证与系统执行时序验证。结果表明,利用时间自动机理论及其建模工具UPPAAL可以对智能温室监控物联网系统进行建模及模型验证,可以在系统设计时对系统进行准确的模型分析,避免系统设计错误,降低系统设计缺陷,在系统投入运行中规避设计风险,从而提升系统的稳定性与可靠性,确保系统设计的正确性。 展开更多
关键词 温室 物联网 时间自动机 建模 模型验证
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摩擦时间依从的地震活动性细胞自动机模型 被引量:20
10
作者 刘桂萍 傅征祥 刘杰 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期203-212,共10页
设计了一个改进的单断层地震孕育过程细胞自动机(CA)模型,通过设计外界通过 施加应力与模型间进行的能量交换和模型的细胞之间存在的非线性力学作用,试图理解地震 活动特性的力学机制.与早期细胞自动机模型相比,改进了参数的取... 设计了一个改进的单断层地震孕育过程细胞自动机(CA)模型,通过设计外界通过 施加应力与模型间进行的能量交换和模型的细胞之间存在的非线性力学作用,试图理解地震 活动特性的力学机制.与早期细胞自动机模型相比,改进了参数的取值方式,将摩擦时间依 从的理论引进模型,使该细胞自动机模型更接近实际的孕震系统.研究表明参数取值方式对 人工地震序列和各细胞破裂事件的非均匀时间特性有重要影响,较小震级和较大震级范围中 的事件分别遵从明显不同的累积频度一震级关系. 展开更多
关键词 摩擦时间 地震活动性 细胞自动机模型 震级
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基于时间自动机的物联网服务建模和验证 被引量:48
11
作者 李力行 金芝 李戈 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1365-1377,共13页
物联网服务的建模和验证是当前物联网服务提供中的一个重要问题.文中将物联网服务的行为建模为其与相关环境实体的交互,并引入环境实体以刻画物理世界各种物体的属性和行为,从而将物联网服务能力建模为它能够导致的环境实体发生的期望变... 物联网服务的建模和验证是当前物联网服务提供中的一个重要问题.文中将物联网服务的行为建模为其与相关环境实体的交互,并引入环境实体以刻画物理世界各种物体的属性和行为,从而将物联网服务能力建模为它能够导致的环境实体发生的期望变化.文中以时间自动机为建模工具,分别为将要监测和要控制的物理环境实体以及不同种类的物联网服务独立建模,以表现它们的独立性和自主性.这些时间自动机形成一个网络,刻画完整的物联网服务的通信并发过程,物联网服务的实施过程表现为时间自动机网络上的状态变迁通路.最后,文中提出一组物联网服务要满足的性质,并利用模型检测工具UPPAAL验证物联网服务的正确性. 展开更多
关键词 物联网服务 时间自动机 环境实体 服务建模 模型验证
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基于时间自动机的UML模型转换与验证研究 被引量:4
12
作者 姬莉霞 马建红 《郑州大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2013年第1期50-55,共6页
针对无法对UML模型进行形式化验证的问题,提出在元模型层将UML模型转换为时间自动机模型并进行验证的方法.形式化UML状态机的结构,抽象出UML和时间自动机的元模型,利用模型转换语言ATL对UML元模型和时间自动机元模型构造映射规则,实现UM... 针对无法对UML模型进行形式化验证的问题,提出在元模型层将UML模型转换为时间自动机模型并进行验证的方法.形式化UML状态机的结构,抽象出UML和时间自动机的元模型,利用模型转换语言ATL对UML元模型和时间自动机元模型构造映射规则,实现UML模型到时间自动机模型的转换,在模型验证工具Uppaal中对转换结果进行形式化验证.最后进行实例研究,结果表明了此方法的有效性和先进性. 展开更多
关键词 统一建模语言 模型验证 模型转换 uppaal 时间自动机 元模型
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时变网络中国邮路问题的时间自动机模型 被引量:4
13
作者 谭国真 孙景昊 +1 位作者 王宝财 姚卫红 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1267-1280,共14页
基于时间自动机理论,提出了时间窗、时间依赖服务代价以及时间依赖旅行时间这3类时变网络中国邮路问题的统一建模的语义模型和求解方法.首先,将中国邮路问题可行解条件和时变参数与时间自动机联系起来,建立了3类问题的统一时间自动机系... 基于时间自动机理论,提出了时间窗、时间依赖服务代价以及时间依赖旅行时间这3类时变网络中国邮路问题的统一建模的语义模型和求解方法.首先,将中国邮路问题可行解条件和时变参数与时间自动机联系起来,建立了3类问题的统一时间自动机系统(timed automata system,简称TAS)模型;然后,将时变网络中国邮路问题归结为TAS模型上的一系列可达性判定问题,并利用形式化验证算法给出了有效的求解方法.由于TAS模型中存在O(|A|+|AR|+1)个时间自动机,限制了问题求解规模.为此,通过扩展时间自动机语义,提出了TAS模型中的时间自动机合并策略,进而将TAS模型转换为一个广义时间自动机(GTA)模型.基于GTA模型,利用UPPAAL工具对9组、共54个随机算例进行实验.实验结果表明,该方法在求解精度上明显优于运筹学领域的方法. 展开更多
关键词 时间 时间依赖 中国邮路问题 时间自动机
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一种基于时间自动机的时钟等价性优化方法 被引量:5
14
作者 钱俊彦 赵岭忠 古天龙 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第18期71-73,共3页
提出了一种优化模型检验时间自动机的时钟等价规则,通过优化的时钟等价规则,使时间自动机等价后的域自动机状态数尽可能少,并在此基础上定义了适合于优化时钟等价规则的域自动机。优化时钟等价规则,在一定程度上有效地解决了状态空间爆... 提出了一种优化模型检验时间自动机的时钟等价规则,通过优化的时钟等价规则,使时间自动机等价后的域自动机状态数尽可能少,并在此基础上定义了适合于优化时钟等价规则的域自动机。优化时钟等价规则,在一定程度上有效地解决了状态空间爆炸问题。 展开更多
关键词 模型检验 时间自动机 自动机 时态逻辑
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有限精度时间自动机的可达性检测 被引量:5
15
作者 晏荣杰 李广元 +2 位作者 徐雨波 刘春明 唐稚松 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期1-10,共10页
为了缓解状态空间爆炸问题,减小模型检测过程中生成的状态空间,加快模型检测速度,引入有限精度时间自动机(finite precision timed automata,简称FPTA)作为实时系统的形式模型,并提出了一种数据结构SDS(series of delay sequence)符号... 为了缓解状态空间爆炸问题,减小模型检测过程中生成的状态空间,加快模型检测速度,引入有限精度时间自动机(finite precision timed automata,简称FPTA)作为实时系统的形式模型,并提出了一种数据结构SDS(series of delay sequence)符号化表示状态空间中的状态集.FPTA只记录时钟变量的整数值及时钟变化的先后次序,从而减小生成的状态空间.在一定的时间约束下,Alur与Dill提出的时间自动机的可达性检测可简化为FPTA的可达性检测.举例描述了状态空间的生成过程和表示方法.最后,列出部分初步的实验结果,分析了SDS的特点及不足. 展开更多
关键词 有限精度时间自动机 符号化方法 模型检测 可达性
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基于时间自动机的道岔自动控制研究 被引量:2
16
作者 周清雷 姬莉霞 《控制工程》 CSCD 2004年第S2期146-149,共4页
实时系统由于受时间约束,设计和验证具有很高的挑战性。用多个时间自动机来规范模拟道岔自动控制系统,给出了一种自动化的道岔控制模型(TTCQ),并采用UPPAAL作为模型验证工具,证明了该模型具有安全性、有效性和可控性。所采用的方法避免... 实时系统由于受时间约束,设计和验证具有很高的挑战性。用多个时间自动机来规范模拟道岔自动控制系统,给出了一种自动化的道岔控制模型(TTCQ),并采用UPPAAL作为模型验证工具,证明了该模型具有安全性、有效性和可控性。所采用的方法避免了积的等价类状态空间的爆炸,减少了验证的搜索空间,为铁路交通提供了一种可行的、安全的、智能的控制机制。 展开更多
关键词 时间自动机 道岔 uppaal 实时系统
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基于时间自动机的工业控制系统网络安全风险分析 被引量:2
17
作者 吕宗平 丁磊 +1 位作者 隋翯 顾兆军 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2019年第11期71-81,共11页
随着工业控制系统开放性增强,大量工业控制协议漏洞暴露在互联网上,造成了工业控制系统安全风险急剧上升。文章针对工业控制系统中最常用的Modbus协议,以典型灌装环节为例,提出了一种基于时间自动机的工业控制系统网络安全分析方法,并... 随着工业控制系统开放性增强,大量工业控制协议漏洞暴露在互联网上,造成了工业控制系统安全风险急剧上升。文章针对工业控制系统中最常用的Modbus协议,以典型灌装环节为例,提出了一种基于时间自动机的工业控制系统网络安全分析方法,并对针对Modbus协议的中间人攻击进行了形式化分析和验证。首先结合灌装生产业务流程,归纳了该控制系统网络结构、安全属性和面临的安全威胁;然后对该控制系统的状态、行为、安全策略和攻击行为进行时间自动机建模,并通过时钟同步将各模型连接成网络;最后利用UPPAAL工具编写安全属性公式,并对有无攻击两种情况下的安全属性进行验证。实验结果表明,针对Modbus协议的中间人攻击成功破坏了该控制系统的完整性和可用性。 展开更多
关键词 工业控制系统 形式化分析 时间自动机 MODBUS协议 uppaal
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基于元胞自动机的基本路段行程时间研究 被引量:3
18
作者 祁宏生 宋现敏 +1 位作者 王殿海 郭伟伟 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1517-1523,共7页
以城市基本路段上的行程时间为研究对象,研究了多车道、含渠化区、信号控制影响下的行程时间.通过对驾驶员基本移动规则、换道特性、信号控制反应的描述,基于NaSch模型建立了基本路段上的元胞自动机模型CAUB,并利用CAUB对行程时间进行... 以城市基本路段上的行程时间为研究对象,研究了多车道、含渠化区、信号控制影响下的行程时间.通过对驾驶员基本移动规则、换道特性、信号控制反应的描述,基于NaSch模型建立了基本路段上的元胞自动机模型CAUB,并利用CAUB对行程时间进行了研究.结果表明,基本路段上的行程时间与流量和信号设置有关,也同转向流量比例有关,且呈现突变的特性. 展开更多
关键词 交通工程 行程时间 元胞自动机 换道行为
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一种基于时间自动机的实时系统测试方法 被引量:14
19
作者 陈伟 薛云志 +1 位作者 赵琛 李明树 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期62-73,共12页
基于时间自动机(timedautomata,简称TA)的一种变体——时间安全输入/输出自动机(timedsafetyinput/outputautomata,简称TSIOA),提出了一种实时系统测试方法.该方法首先将时间安全输入/输出自动机描述的系统模型转换为不含抽象时间延迟... 基于时间自动机(timedautomata,简称TA)的一种变体——时间安全输入/输出自动机(timedsafetyinput/outputautomata,简称TSIOA),提出了一种实时系统测试方法.该方法首先将时间安全输入/输出自动机描述的系统模型转换为不含抽象时间延迟迁移的稳定符号状态迁移图(untimedstabletransitiongraphofsymbolicstate,简称USTGSS);然后采用基于标号迁移系统(labeledtransitionsystem,简称LTS)的测试方法来静态生成满足各种结构覆盖标准的包含时间延迟变量迁移动作序列;最后,给出了一个根据迁移动作序列构造和执行测试用例的过程,该过程引入了时间延迟变量目标函数,并采用线性约束求解方法动态求解迁移动作序列中的时间延迟变量. 展开更多
关键词 时间安全输入/输出自动机 实时系统测试 最简稳定符号状态迁移图 测试用例生成
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基于时间自动机的Ad hoc网络入侵检测 被引量:4
20
作者 易平 柳宁 吴越 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第10期2310-2315,共6页
该文提出一种基于时间自动机分布式合作的入侵检测算法。首先,将整个网络分为子区域,每一区域随机选出簇头担任监视节点,负责本区域的入侵检测。其次,按照路由协议构筑节点正常行为和入侵行为的时间自动机,监视节点收集其邻居节点的行... 该文提出一种基于时间自动机分布式合作的入侵检测算法。首先,将整个网络分为子区域,每一区域随机选出簇头担任监视节点,负责本区域的入侵检测。其次,按照路由协议构筑节点正常行为和入侵行为的时间自动机,监视节点收集其邻居节点的行为信息,利用时间自动机分析节点的行为,识别入侵者。该算法不需要事先进行数据训练并能够实时检测入侵行为。最后,通过模拟实验证实了算法的有效性。 展开更多
关键词 移动AD HOC网络 路由协议 网络安全 入侵检测 时间自动机
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