某波形数据分析系统中阵元及数据管理子系统的设计与实现
这是一篇关于通信协议设计,协议适配,阵元管理,数据管理,随机Petri网的论文, 主要内容为自二十世纪初起始,物联网技术的发展提升了计算机对环境事件的整体感知能力和智能处理能力。主要体现在环境事件的波形数据化、数据分析自动化、数据存储规模化等方面。通过构建事件检测处理的大型系统,为科研人员管理多种类事件数据、多样化分析算法数据、多层次系统数据等提供了统一可视化接口。本文涉及的波形数据分析系统主要以系统周边自然环境中所发生的环境事件为处理对象,实现对环境事件一站式采集、传输、分析、呈现和存储功能,同时具有数据、阵元和系统管理功能。系统通过各地部署的数字传感器采集波形数据,依靠局域网传输至系统端进行数据处理。本文主要研究“阵元及数据管理子系统”的设计与实现,后文简称“本子系统”。本子系统处理波形数据的接收、存储、维护以及阵元设备的管理,从总系统的架构看,本子系统位于底层,为上层数据分析呈现等业务模块提供波形数据和阵元的管理接口,主要功能如下:1)阵元管理:以阵元设备及阵元信息为应用对象,提供阵元模拟、阵元信息采集、阵元控制、拓扑管理和异常阵元短信上报功能。2)数据管理:以波形数据为应用对象,提供波形数据的接收、解码、补全、数据量统计和时间线统计功能。3)协议适配:为解决多种类阵元设备的波形数据格式多样、数据协议变更频繁、波形数据处理进程管理低效等问题,本文设计并实现了一种新的协议适配框架,提高数据协议格式可扩展性以及波形数据处理进程管理效率。此框架通过格式化协议信息实现协议解析流程的接口化,达到规范和管理数据处理进程的目的。4)阵元-系统通信协议:为解决通信数据丢失率高、通信机制单向接收限制、通信流程冗余等问题,本文设计并实现了一种新的阵元-系统通信协议,此通信协议规范阵元设备和本子系统之间的通信机制及数据结构,以适配本子系统相应需求。在完成阵元及数据管理子系统的分析、设计和测试环节后,本文借助Petri网和实施工具对阵元-平台通信协议中若干通信机制进行建模仿真工作,并求解表达模型性能的库所平均标记数、变迁利用率和平均执行时间三个评价指标,其结果均指向协议通信流程中系统和阵元间信息传输速率的优化方向。本文最后总结论文工作,简述本子系统存在的问题并作相应展望。
基于非马尔可夫随机Petri网的深水井控过程实时风险分析
这是一篇关于深水井控,随机Petri网,时间效能,实时风险分析的论文, 主要内容为井控作业作为深水油气开发过程中遭遇突发事件的重要应急操作,对于控制应对开发过程中的多种风险因素有着重要意义。本文基于井控操作过程与井控失效风险耦合演进的特点,立足深水油气开采工程实际,提出一种基于时间效能的、适用于事故发展过程演进的风险评价方法,对井控过程开展定量、实时风险评估。主要研究工作如下:(1)深入分析井控技术及Petri网相关理论,结合深水油气开采井控流程特点构建了对应的非马尔可夫随机Petri网模型;基于蒙特卡洛模拟技术对井控过程Petri网模型进行了时间效能分析,得出深水井控总流程的时间-概率分布。(2)针对深水钻井过程中油气入侵的井筒内多相流迁移,建立时间效能与环空套压定量关系;以不同套压关井后果严重程度为评判标准,构建深水井控过程的风险评价模型,建立井控操作时间效能与井控风险的定量关系。(3)在时间效能-井控风险评价方法的基础上,引入现场实时工况和井控操作的实际完成情况动态更新风险评估结果,建立了深水井控过程实时风险分析方法。
基于随机Petri网的RFID安全评估方法
这是一篇关于随机Petri网,安全模型,攻击链,风险评估的论文, 主要内容为RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)是一种用于追踪和辨识实际物理对象的重要普适性技术,该技术应用于各种高安全性和高完整性领域,但同时也存在着一些安全和隐私的隐患。目前,从RFID系统攻击建模方向对RFID系统进行风险评估的工作相对较少。本文围绕RFID系统安全性分析评估的相关理论和技术,对现有的模型与方法的优缺点进行归纳,并拓展相关建模与分析工作。主要做的工作有以下三个方面:(1)针对RFID系统中缺乏对并发性和协作性攻击过程描述恰当的模型问题,提出一种基于层次广义随机Petri网的RFID系统安全性分析模型HGSPN-RFID(Hierarchical Generalized Stochastic Petri Net-Radio Frequency Identification,基于层次广义随机Petri网的RFID系统安全性分析模型)。该模型对宏观攻击和微观攻击具有较好的综合描述能力,同时具备描述并发性与协作性入侵行为的能力,可以很精确的刻画攻击行为间的相互关联关系,适用于RFID协同式组合攻击行为的模拟,并且能够有效的解决网络空间状态爆炸问题。通过多属性效用理论分析RFID攻击中的风险分数,实验结果表明,本文所建立的模型中稳态求解时间效率优于一般的Petri网模型一个数量级,本文提出的安全评估模型是有效可行的。(2)针对RFID系统脆弱性进行分析的模型和方法中,大多采用单一的指标进行分析的方法可能在原子攻击事件概率设置不合理的情况下导致分析结果极端化,同时,传统的单一概率指标并不足以满足管理人员对系统中脆弱性状态的把控的问题,在HGSPN-RFID的基础上,提出一种基于随机Petri网的RFID攻击链分析方法。通过该方法,可以计算出RFID攻击模型中由起点库所之后的每个变迁即攻击手段的发生概率,以及每条攻击路径的发生概率。并提出基于改进CVSS(Common Vulnerability Scoring System,通用漏洞评分系统)评分的攻击链评估方法,针对每一条攻击链,评估其风险程度,并基于Q-Learning的RFID攻击者入侵方法,检验了评估结果的可靠性。通过该方法,可以对RFID系统进行整体安全评估,发现RFID系统脆弱性位置、风险利用关系,攻击链等重要安全信息,进而有针对地提出安全防护措施。(3)根据以上提出的基于随机Petri网的RFID系统安全性分析模型和基于随机Petri网的RFID攻击链分析方法,本文设计并实现了基于随机Petri网的RFID安全评估原型系统。用户可针对不同的RFID系统进行指标的量化评估、攻击链建模和对系统的安全评估。并对相关功能模块进行开发测试,验证了安全性分析模型和方法的合理性和可行性。
基于随机Petri网的RFID安全评估方法
这是一篇关于随机Petri网,安全模型,攻击链,风险评估的论文, 主要内容为RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)是一种用于追踪和辨识实际物理对象的重要普适性技术,该技术应用于各种高安全性和高完整性领域,但同时也存在着一些安全和隐私的隐患。目前,从RFID系统攻击建模方向对RFID系统进行风险评估的工作相对较少。本文围绕RFID系统安全性分析评估的相关理论和技术,对现有的模型与方法的优缺点进行归纳,并拓展相关建模与分析工作。主要做的工作有以下三个方面:(1)针对RFID系统中缺乏对并发性和协作性攻击过程描述恰当的模型问题,提出一种基于层次广义随机Petri网的RFID系统安全性分析模型HGSPN-RFID(Hierarchical Generalized Stochastic Petri Net-Radio Frequency Identification,基于层次广义随机Petri网的RFID系统安全性分析模型)。该模型对宏观攻击和微观攻击具有较好的综合描述能力,同时具备描述并发性与协作性入侵行为的能力,可以很精确的刻画攻击行为间的相互关联关系,适用于RFID协同式组合攻击行为的模拟,并且能够有效的解决网络空间状态爆炸问题。通过多属性效用理论分析RFID攻击中的风险分数,实验结果表明,本文所建立的模型中稳态求解时间效率优于一般的Petri网模型一个数量级,本文提出的安全评估模型是有效可行的。(2)针对RFID系统脆弱性进行分析的模型和方法中,大多采用单一的指标进行分析的方法可能在原子攻击事件概率设置不合理的情况下导致分析结果极端化,同时,传统的单一概率指标并不足以满足管理人员对系统中脆弱性状态的把控的问题,在HGSPN-RFID的基础上,提出一种基于随机Petri网的RFID攻击链分析方法。通过该方法,可以计算出RFID攻击模型中由起点库所之后的每个变迁即攻击手段的发生概率,以及每条攻击路径的发生概率。并提出基于改进CVSS(Common Vulnerability Scoring System,通用漏洞评分系统)评分的攻击链评估方法,针对每一条攻击链,评估其风险程度,并基于Q-Learning的RFID攻击者入侵方法,检验了评估结果的可靠性。通过该方法,可以对RFID系统进行整体安全评估,发现RFID系统脆弱性位置、风险利用关系,攻击链等重要安全信息,进而有针对地提出安全防护措施。(3)根据以上提出的基于随机Petri网的RFID系统安全性分析模型和基于随机Petri网的RFID攻击链分析方法,本文设计并实现了基于随机Petri网的RFID安全评估原型系统。用户可针对不同的RFID系统进行指标的量化评估、攻击链建模和对系统的安全评估。并对相关功能模块进行开发测试,验证了安全性分析模型和方法的合理性和可行性。
基于随机Petri网的RFID安全评估方法
这是一篇关于随机Petri网,安全模型,攻击链,风险评估的论文, 主要内容为RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)是一种用于追踪和辨识实际物理对象的重要普适性技术,该技术应用于各种高安全性和高完整性领域,但同时也存在着一些安全和隐私的隐患。目前,从RFID系统攻击建模方向对RFID系统进行风险评估的工作相对较少。本文围绕RFID系统安全性分析评估的相关理论和技术,对现有的模型与方法的优缺点进行归纳,并拓展相关建模与分析工作。主要做的工作有以下三个方面:(1)针对RFID系统中缺乏对并发性和协作性攻击过程描述恰当的模型问题,提出一种基于层次广义随机Petri网的RFID系统安全性分析模型HGSPN-RFID(Hierarchical Generalized Stochastic Petri Net-Radio Frequency Identification,基于层次广义随机Petri网的RFID系统安全性分析模型)。该模型对宏观攻击和微观攻击具有较好的综合描述能力,同时具备描述并发性与协作性入侵行为的能力,可以很精确的刻画攻击行为间的相互关联关系,适用于RFID协同式组合攻击行为的模拟,并且能够有效的解决网络空间状态爆炸问题。通过多属性效用理论分析RFID攻击中的风险分数,实验结果表明,本文所建立的模型中稳态求解时间效率优于一般的Petri网模型一个数量级,本文提出的安全评估模型是有效可行的。(2)针对RFID系统脆弱性进行分析的模型和方法中,大多采用单一的指标进行分析的方法可能在原子攻击事件概率设置不合理的情况下导致分析结果极端化,同时,传统的单一概率指标并不足以满足管理人员对系统中脆弱性状态的把控的问题,在HGSPN-RFID的基础上,提出一种基于随机Petri网的RFID攻击链分析方法。通过该方法,可以计算出RFID攻击模型中由起点库所之后的每个变迁即攻击手段的发生概率,以及每条攻击路径的发生概率。并提出基于改进CVSS(Common Vulnerability Scoring System,通用漏洞评分系统)评分的攻击链评估方法,针对每一条攻击链,评估其风险程度,并基于Q-Learning的RFID攻击者入侵方法,检验了评估结果的可靠性。通过该方法,可以对RFID系统进行整体安全评估,发现RFID系统脆弱性位置、风险利用关系,攻击链等重要安全信息,进而有针对地提出安全防护措施。(3)根据以上提出的基于随机Petri网的RFID系统安全性分析模型和基于随机Petri网的RFID攻击链分析方法,本文设计并实现了基于随机Petri网的RFID安全评估原型系统。用户可针对不同的RFID系统进行指标的量化评估、攻击链建模和对系统的安全评估。并对相关功能模块进行开发测试,验证了安全性分析模型和方法的合理性和可行性。
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