云计算环境下融入安全的资源分配优化模型及其可信智能算法研究

云计算作为一种新型服务应用模式，计算资源分配是其领域研究的关键问题之一。针对云环境下资源分配问题面临新的安全性挑战，本项目将研究云计算的安全机制，并在此基础上着重研究云环境下安全的资源分配优化新模型及其调度算法。为解决云环境高度动态性和开放性带来的安全威胁，拟建立一个自适应的动态安全机制；为克服资源分配问题中用户的安全需求与云计算安全机制分离的不足，拟构建合理的安全融合模型将二者之间的关系进行量化确立。为满足不同客户的需求，在充分考虑安全性的基础上，着重针对未来具有广泛应用的单目标、多目标和含动态不确定性因素的资源分配问题进行研究，拟建立三种不同的优化模型并设计相应的调度算法。这些模型和算法，不但可以达到资源分配调度问题的服务质量最好、安全可靠及服务费用最低，而且也可解决云环境的不确定动态性对服务性能的影响。另外，设计求解这些模型的算法要高效、可信，并且具有全局寻优的智能性。

云计算作为一种新型服务计算模式，具有绿色节能、弹性计算、管理自动化等特性，赢得了企业界、学术界广泛关注。然而云数据中心存在能源消耗量大、数据安全等潜在问题，成为制约云计算进一步发展的主要障碍。因此，本项目主要针对云环境下安全度量与防御、能效优化两个领域开展研究工作。.在云安全方面，本项目主要开展安全度量、安全防御、应用类安全解决方案等研究工作。①安全度量模型。为解决分布式计算环境下任务调度问题面临的安全威胁，综合考虑资源节点固有安全性和行为安全性，通过安全效益隶属度函数将任务安全需求与资源节点安全属性关联，提出时间-安全驱动的双目标依赖任务调度模型。模型求解时，提出一种双目标优化任务调度粒子群进化算法，并运用概率论的有关知识证明了算法的收敛性。②安全防御模型。针对数据中心P2P僵尸网络攻击、结构化对等网络面临的Sybil攻击等安全威胁，引进模糊逻辑理论、社交网络安全信任认证机制等思想，构建P2P僵尸网络防御模型。③安全解决方案。一是充分利用笔名签名算法、密码分区管理等技术构建车联网安全认证解决方案，并从安全性分析和仿真实验方面验证了方案的认证效率与安全可靠性；二是融合可信计算、群签名等技术构建多银行电子现金系统安全认证解决方案，并从理论上证明解决方案的安全性与认证效率。.在能效优化方面，本项目主要开展MapReduce计算框架、虚拟化云平台、网络基础设施能效优化等平台能效研究工作。①针对虚拟化技术支撑下的云应用场景，基于用户SLA需求，从系统级和部件级两个层次构建能效优化模型；系统级将虚拟机映射过程抽象为多维可变装箱问题，部件级采用DVFS技术提高能效比；仿真实验证明服务器负载变化频繁场景下的有效性。②针对MapReduce计算框架，基于计算资源在最佳工作状态时能效比最优思想，建立能效评估模型；模型求解时，基于遗传算法引入局部优化算子加速算法收敛和全局寻优能力。③针对网络基础设施能效优化，通过MIB信息构建了集能耗监视、控制和统计、优化等功能于一体的能耗解决方案，为搭建绿色节能网络提供借鉴。.此外，针对分布式网络环境下的3G基站选址、WLAN热点选址、基站导频功率优化等方面也进行一定研究，并取得相应研究成果。