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针对现有基于信誉的信任模型在刻画节点推荐可信度、推荐信任路径搜索及合成算法方面存在的问题,提出基于时间衰减因子、推荐吻合度因子及交互成功率因子的推荐可信度更新算法,进而给出一种新的分布式环境下推荐信任路径选择性搜索算法,该算法以邻居节点间推荐可信度、评分相似度、路径长度等作为控制条件,能直接在搜索过程中规避恶意节点,选择包含有效推荐信息的路径进行搜索并停止对冗余路径的搜索。最后采用一种改进的D-S证据理论合成算法对搜索得到的信任路径进行聚合。仿真实验表明,与已有模型相比,所提模型具有较强的抵制各种恶意节点攻击的能力。
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2012 年 9 月 Journal on Communications September 2012
第 33 卷第 Z1 期
通信学报
Vol.33 No. Z1
分布式环境下信任路径选择性搜索及聚合研究
秦艳琳,吴晓平,高键鑫
(海军工程大学 信息安全系,湖北 武汉 430033)
摘要:针对现有基于信誉的信任模型在刻画节点推荐可信度、推荐信任路径搜索及合成算法方面存在的问题,
提出基于时间衰减因子、推荐吻合度因子及交互成功率因子的推荐可信度更新算法,进而给出一种新的分布式环
境下推荐信任路径选择性搜索算法,该算法以邻居节点间推荐可信度、评分相似度、路径长度等作为控制条件,
能直接在搜索过程中规避恶意节点,选择包含有效推荐信息的路径进行搜索并停止对冗余路径的搜索。最后采用
一种改进的
D-S
证据理论合成算法对搜索得到的信任路径进行聚合。仿真实验表明,与已有模型相比,所提模型
具有较强的抵制各种恶意节点攻击的能力。
关键词:分布式网络;信任模型;推荐可信度;推荐信任路径;
D-S
证据理论
中图分类号:
TP393
文献标识码:
A
文章编号:
1000-436X(2012)Z1-0148-09
Research on selective trust-path search and
aggregation in distributed environment
QIN Yan-lin, WU Xiao-ping, GAO Jian-xin
(Department of Information Security , Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)
Abstract: Current trust models based on reputation had some disadvantages in characterizing recommendation credibility
and dealing with Trust-Path Search and aggregation. To solve these problems, an updating algorithm for recommendation
credibility was proposed considering factors of time decay, recommendation inosculation and success transaction rate.
Furthermore, a selective search-algorithm for trust-path in distributed environment was presented. The algorithm uses
recommendation credibility, e valuation similarity and trust-path length as its control parameters and can evade malicious
nodes directly in the process of searching. It can also stop the search for unnecessary trust-paths and execute the search
for paths containing valuable recommendation. Lastly, trust aggregation method was given by using an advanced
combining algorithm in D-S theory of evidence. Simulation results show that compared with existing trust models, the
proposed model is more robust on defending attacks of various malicious nodes.
Key words: distributed network
;
trust model; recommendation credibility; recommendation trust path; D-S theory of
evidence
1
引言
现今计算机为了达到资源共享及高使用率的
目标,大都采用分布式的结构,即由多个软件服务
组成的动态协作系统。地域分散的多个组织又通过
Internet 动态结盟构成一种大规模分布式网络计算
环境,如当前流行的普适计算、P2P 计算、网格、
服务计算等。在这些计算环境中,节点拥有更多的
收稿日期:2012-07-01
基金项目:国家自然科学基金资助项目(71171198);国家自然科学基金青年基金资助项目(61100042)
Foundation Items: The National Natur al Science Foun datio n of China (71171198);The National Natural Science Foundation of Chin
a
(Project for Youth) (61100042)
doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2012.z1.019
第 Z1 期 秦艳琳等:分布式环境下信任路径选择性搜索及聚合研究 ·
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自由,节点之间的交互也更加频繁和复杂。各主体往
往隶属于不同的权威管理机构,拟交互主体很可能
分布在陌生的网络环境中从而很难建立起一种信
任关系。这就使得各类恶意节点能进入网络,提供
欺骗服务,滥用网络资源,给合法用户造成不同程
度的损失。在大规模分布式系统中引入信任机制的
研究已经受到了重视,信任机制可以使节点在交互
前评价对方的信任度,从而判定交互的安全性、可
靠性,抵制恶意节点的攻击。
目前,国内外相关学者基于不同数学理论开展
了适用于各种开放分布式网络系统中信任模型的
研究,研究成果共同推动了信任建模理论的不断发
展,但仍有一些问题没有得到很好的解决。
1) 目前基于信誉的信任模型在计算推荐节点
的推荐可信度时方法不一,部分模型直接将推荐可
信度等同于直接信任度,部分模型虽进一步细化了
推荐可信度的影响因素,但并不完善;
2) 现有的大多数信任模型仍建立在洪泛搜索
结果的基础上讨论推荐信任的传递与聚合,部分模
型虽考虑到洪泛搜索结果中信任路径的相互依赖
问题,但都是对已搜索得到的推荐信任网络进行了
简化或依赖关系消除,并未在搜索过程中直接实现
信任路径的选择性搜索,造成搜索效率不高,难以
避免恶意节点进入推荐信任网络,进而不利于推荐
信任路径的高效合成。
针对上述问题,本文在分析邻居节点间推荐可
信度影响因素的基础上,给出了新的推荐可信度随
时间更新算法,进而提出了以邻居节点间推荐可信
度、评分相似度、路径长度等作为控制条件的选择
性推荐信任路径搜索策略,对搜索结果的聚合算法
则采用了一种改进的 D-S 证据理论合成算法以有
效处理冲突较大的推荐信息,得到更趋合理的合成
结果。
论文第 2 节介绍了相关工作,第 3 节给出了具
体的推荐可信度更新算法,讨论了一种推荐信任路
径选择性搜索算法,并在搜索得到的推荐信任网络
的基础上,结合一种改进的 D-S 证据合成方法给出
了节点推荐信任度的聚合算法,第 4 节进行了仿真
实验及实例分析,第 5 节对全文进行总结。
2
相关工作
在信任机制研究中,通常利用节点之间的交互
经历来建立信任关系。当缺乏直接交互经历时,就需
要使用来自第三方的推荐信息来建立推荐信任(信
誉),这就需要对推荐者的推荐可信程度进行量化
处理,各类信任模型提出各自不同的处理方法。
部分信任模型
[1~3]
直接将邻居节点间的直接信
任度作为推荐可信度,事实上并不符合人类社会的
认知规律,交互能力强仅代表该节点执行某些动作
的能力较强,并不完全代表该节点在为其他节点提
供推荐信息时的诚信度更高,也即可能出现交互能
力很强却为其邻居提供虚假信息的情况。文献[4]
提出了一个针对恶意推荐者的信任模型,针对服务
节点所提供的文件来评价其推荐的可靠程度。文献
[5]定义了可疑交易来识别虚假反馈。文献[6]提出了
一种区分服务信任与反馈信任的概率信任获取方
法,增强了信任模型抵抗恶意实体策略行为攻击的
能力。
文献[7] 提出推荐可信度由请求节点与反馈节
点的交易密度因子和评分相似度共同决定,该方法
未考虑反馈节点的诚实性,具有一定的片面性。文
献[8]又对上述方法进行了改进,提出推荐节点的推
荐可信度由评分相似度和交易差异因子共同决定,
但交易差异度因子利用推荐节点及请求节点对目
标节点直接信任度的差值来刻画,而在大多数情况
下只有当请求节点对目标节点的直接经验不足时,
才会搜集其他节点的推荐信任,因此得出的交易差
异度因子也缺乏依据。
文献[9]引入了更新幅度和更新力度 2个参数来
更新推荐可信度,并通过考察请求节点与推荐节点
间的评价差异(由二者对目标节点的直接信任偏差
和评价相似度共同决定)来决定推荐可信度的增
减,在请求节点对目标节点的直接交互经验不足时
并不能公正的对推荐节点的推荐可信度进行奖惩。
文献[10]用成功推荐次数对推荐总次数的比率
来刻画节点反馈可信度,没有考虑反馈可信度随时
间衰减情况且对虚假推荐的惩罚力度不够。
在信任传递与聚合研究方面,部分文献
[10~17]
仍建立在洪泛搜索的基础上对推荐信任网络进行
分析聚合。
文献[10]研究了证据信任模型中的信任传递和
聚合,基于图论对信任网络中相互依赖路径进行了
消除,并采用证据合成规则对消除依赖路径后的信
任子图进行信任聚合。但该模型也是建立在洪泛搜
索结果的基础上,在信任路径搜索效率上并未提高
且搜索结果中包含各类恶意节点,导致证据冲突量
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