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简介
随着网络技术和应用的不断发展，一些关键领域或业务应用
场景对网络服务提出了更高的要求。尤其是在网格系统中，资源
的动态性和自治性给网络服务带来了不确定性，同时，网格资源
的异构性和广域分布等特性也使得服务执行过程中网格节点有可
能遭受故障、操作事故以及恶意攻击等意外干扰的影响。如何在
这样复杂的环境下准确地分析和预测网络服务的可生存性，是一
个正在被越来越多的学者关注的问题。目前，这方面的研究才刚
起步，缺乏系统的模型和评价体系，同时，也缺少针对评价结果
有效的管理策略。
《网络服务可生存性的模型评价方法与管理策略(中国优秀博士论文工
学)》对网格环境下网络服务的可生存性及其主要属性的定
义、模型技术和分析评价方法以及相应的服务管理策略和容忍机
制进行了深入的研究，并介绍了支持资源监测和服务可生存性分
析的原型系统。《网络服务可生存性的模型评价方法与管理策略(中国优秀
博士论文工学)》的主要内容包括以下5个方面。
①提出了网络服务可生存性及其主要属性的定义和分析评价
的整体框架，并研究了基于随机Petri网的网络组合服务的模型
方法。该方法可以描述复杂的服务关系，并可记录大量的语义信
息。该方法还对典型的服务模式给出了一系列等价化简定理，并
进行了相应的证明，这在一定程度上解决了模型求解时的状态空
间爆炸问题。
②从服务失效的结果出发，提出了基于随机Petri网的服务
失效模型的建模方法及相应的容错机制。结合组合服务的模型方
法，研究了失效模型的可生存性分析框架，给出了一系列可生存
性重要属性的计算方法，并通过应用实例介绍了该分析方法的实
用性。
③提出了随机博弈网模型理论。基于该理论，建立了网络环
境下攻击行为和防御行为对系统状态的影响模型。通过计算获得
了攻防双方在纳什均衡条件下的期望行为，量化计算了与安全相
关的可生存性属性。结合博弈论中机制设计以及拍卖等理论，针
对DDoS(Distributed Denial of Service，分布式拒绝服务)攻击，
设计了相应的容侵机制，从而提高了网络服务的可生存性。
④研究在各种意外干扰发生时网络服务的容错模型和服务管
理策略。提出了网络服务干扰、服务可管理性的形式化描述方
法，给出了基于随机Petri网的网络整体模型和描述节点区分服
务的详细模型，并研究了引入可生存性属性的联合策略。通过应
用实例分析，说明该策略对由网络资源动态性所造成的服务中断
具有较好的控制作用。
⑤设计并初步实现了一个网格资源监测与分析系统(Grid
resources Vision and Analysis System，GVAS)的原型。同时也
设计了基于中国教育科研网格(ChinaGrid)的应用实例。通过检
测所得的实际数据，较好地实现了对网络服务可生存性参数的计
算和分析。实验结果表明，根据GVAS系统的分析结果部署的服
务在一定程度上优于网格系统随机分配的情况。
目录
第1章 网格服务与可生存性概述
1．1 网格概述
1．1．1 网格的概念与特点
1．1．2 网格的发展现状
1．1．3 网格研究面临的挑战与发展趋势
1．2 基于OGSA的网格服务
1．2．1 网格服务的基本概念
1．2．2 网格服务的特征
1．2．3 WSRF规范
1．2．4 网格服务的建模与量化分析
1．3 可生存性的研究现状
1．3．1 可生存性的含义
1．3．2 可生存性的研究现状
1．3．3 可生存性研究中有待解决的问题
1．4 本章小结
第2章 网格服务的可生存性及其分析方法
2．1 网格服务的可生存性
2．1．1 整体研究框架
2．1．2 网格服务可生存性的定义及评价指标
2．1．3 网格服务可生存性的度量
2．2 评价模型的分类
2．3 模型的分析方法
2．4 Petri网和随机Petri网
2．4．1 Petri网
2．4．2 随机Petri网
2．5 存在的问题分析
2．5．1 状态空间爆炸问题
2．5．2 竞争博弈问题
2．6 本章小结
第3章 网格服务组合的模型方法
3．1 服务组合
3．1．1 服务组合的可生存性
3．1．2 数学描述
3．2 服务组合模型及其等价化简方法
3．2．1 基本模式
3．2．2 高级模式
3．3 本章小结
第4章 基于随机Petri网的服务失效模型方法
4．1 服务失效模型
4．2 可修复结构模型
4．2．1 单部件可修复结构模型
4．2．2 多部件可修复结构模型
4．3 冗余备份结构模型
4．4 失效模型的可生存性分析
4．4．1 失效模型的可生存性分析框架
4．4．2 可生存性参数计算方法
4．4．3 应用实例
4．5 本章小结
第5章 基于随机博弈网的攻击模型及容侵机制设计
5．1 网格环境下的服务攻击
5．2 随机博弈网模型理论
5．2．1 随机博弈
5．2．2 随机博弈网模型方法
5．3 攻击博弈模型及其安全属性分析
5．3．1 不同角色的随机博弈网模型
5．3．2 均衡计算及策略选择
5．3．3 随机博弈网计算及模型安全属性分析
5．4 针对DDoS攻击的容侵机制设计
5．4．1 DDoS攻击
5．4．2 数学描述及SPN模型
5．4．3 基于博弈理论的容侵机制设计
5．4．4 容侵机制的分析
5．5 本章小结
第6章 网格服务的容错模型及管理策略
6．1 网格服务管理
6．2 基于随机Petri网的网格整体模型
6．2．1 数学描述
6．2．2 网格系统整体模型
6．3 管理策略选择
6．3．1 管理策略
6．3．2 基于网格整体模型的策略比较
6．4 结果分析
6．4．1 固定策略和偏好策略
6．4．2 随机替换策略和可预测替换策略
6．5 联合可生存性指标的容错管理策略
6．5．1 基于随机Petri网的网格详细模型
6．5．2 联合可生存性指标的容错调度策略
6．5．3 应用实例及性能分析
6．6 本章小结
第7章 网格资源监测与分析系统的实现及应用实例
7．1 中国教育科研网格
7．1．1 ChinaGrid公共支撑平台
7．1．2 通用运行服务
7．2 网格资源监测与分析系统
7．2．1 总体架构
7．2．2 逻辑架构及相关技术
7．2．3 系统主要功能介绍
7．3 系统实验与可生存性评价
7．3．1 应用实例描述
7．3．2 系统数据统计与服务可生存性指标评价
7．3．3 应用实例部署
7．3．4 运行结果分析
7．4 本章小结
附录A 应用实例
附录B 计算结果
附录C 插图清单
附录D 附表清单
后记
参考文献
1．1 网格概述
1．1．1 网格的概念与特点
1．1．2 网格的发展现状
1．1．3 网格研究面临的挑战与发展趋势
1．2 基于OGSA的网格服务
1．2．1 网格服务的基本概念
1．2．2 网格服务的特征
1．2．3 WSRF规范
1．2．4 网格服务的建模与量化分析
1．3 可生存性的研究现状
1．3．1 可生存性的含义
1．3．2 可生存性的研究现状
1．3．3 可生存性研究中有待解决的问题
1．4 本章小结
第2章 网格服务的可生存性及其分析方法
2．1 网格服务的可生存性
2．1．1 整体研究框架
2．1．2 网格服务可生存性的定义及评价指标
2．1．3 网格服务可生存性的度量
2．2 评价模型的分类
2．3 模型的分析方法
2．4 Petri网和随机Petri网
2．4．1 Petri网
2．4．2 随机Petri网
2．5 存在的问题分析
2．5．1 状态空间爆炸问题
2．5．2 竞争博弈问题
2．6 本章小结
第3章 网格服务组合的模型方法
3．1 服务组合
3．1．1 服务组合的可生存性
3．1．2 数学描述
3．2 服务组合模型及其等价化简方法
3．2．1 基本模式
3．2．2 高级模式
3．3 本章小结
第4章 基于随机Petri网的服务失效模型方法
4．1 服务失效模型
4．2 可修复结构模型
4．2．1 单部件可修复结构模型
4．2．2 多部件可修复结构模型
4．3 冗余备份结构模型
4．4 失效模型的可生存性分析
4．4．1 失效模型的可生存性分析框架
4．4．2 可生存性参数计算方法
4．4．3 应用实例
4．5 本章小结
第5章 基于随机博弈网的攻击模型及容侵机制设计
5．1 网格环境下的服务攻击
5．2 随机博弈网模型理论
5．2．1 随机博弈
5．2．2 随机博弈网模型方法
5．3 攻击博弈模型及其安全属性分析
5．3．1 不同角色的随机博弈网模型
5．3．2 均衡计算及策略选择
5．3．3 随机博弈网计算及模型安全属性分析
5．4 针对DDoS攻击的容侵机制设计
5．4．1 DDoS攻击
5．4．2 数学描述及SPN模型
5．4．3 基于博弈理论的容侵机制设计
5．4．4 容侵机制的分析
5．5 本章小结
第6章 网格服务的容错模型及管理策略
6．1 网格服务管理
6．2 基于随机Petri网的网格整体模型
6．2．1 数学描述
6．2．2 网格系统整体模型
6．3 管理策略选择
6．3．1 管理策略
6．3．2 基于网格整体模型的策略比较
6．4 结果分析
6．4．1 固定策略和偏好策略
6．4．2 随机替换策略和可预测替换策略
6．5 联合可生存性指标的容错管理策略
6．5．1 基于随机Petri网的网格详细模型
6．5．2 联合可生存性指标的容错调度策略
6．5．3 应用实例及性能分析
6．6 本章小结
第7章 网格资源监测与分析系统的实现及应用实例
7．1 中国教育科研网格
7．1．1 ChinaGrid公共支撑平台
7．1．2 通用运行服务
7．2 网格资源监测与分析系统
7．2．1 总体架构
7．2．2 逻辑架构及相关技术
7．2．3 系统主要功能介绍
7．3 系统实验与可生存性评价
7．3．1 应用实例描述
7．3．2 系统数据统计与服务可生存性指标评价
7．3．3 应用实例部署
7．3．4 运行结果分析
7．4 本章小结
附录A 应用实例
附录B 计算结果
附录C 插图清单
附录D 附表清单
后记
参考文献
网络服务可生存性的模型、评价方法与管理策略
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