网络发布订阅系统的关键技术及在轨道交通数据网络中的应用

摘要

随着网络、通信技术和Intemet的飞速发展,计算技术己进入分布式计算时代,普适计算、移动计算等新一代网络计算是以大规模、分散控制、动态性、自治性和松耦合为主要特征的大型分布式计算。传统网络系统的请求/应答通讯机制具有同步、紧耦合的特点,使得该机制对网络的稳定性要求非常高,而且系统的性能严重受制于服务器的工作效率,削弱了系统的扩展能力。为了适应复杂动态的网络环境,人们在紧耦合的通讯机制上进行改进,提出异步的通讯方法,引入了某种间接的、减耦的交互形式。在大型分布式应用系统中,发布/订阅系统有多个分布的事件代理组成,由于事件消息本身不携带任何接收者的信息,如何在事件代理网络中寻找一条相当的路径,将事件消息准确、高效地传递给所有订阅者是路由算法要解决的问题。目前,安全性问题是发布订阅系统研究中的薄弱点,将现有网络系统中的安全技术改进并移植于发布订阅系统是主要的解决方案,随着发布订阅系统应用的广泛,相应的安全问题将得到更多的关注。报告针对发布订阅系统的组播路由问题,发布订阅系统的安全防护以及其在轨道交通数据网络中的应用等方面,进行了如下的研究:
　　 1)假设在只有一个事件发布源的情况下,静态网络的发布订阅系统的路由问题可以形式化为最小Steiner树问题,为适应大型的网络发布订阅系统,路由必须快速重构,Steiner树算法的时间复杂度取决于最短路径方法,相比于高近似度的κ-LCA算法,经典的KMB和Melhorn算法,本文提出的修正算法具有较高的近似度,且消耗的时间复杂度较小;
　　 2)当系统中有多个事件发布源时,研究移动终端的网络发布订阅系统的动态路由,本文对该问题进行了描述,并确定了各事件分发的组播子树(子路由)的整件传输代价的优化目标,提出优化的事件分发的初始组播树;当出现移动终端加入/退出网络系统时,网络拓扑发生变化,提出了节点与组播树的连接算法,以及在移动节点所注册的订阅可覆盖或合并情况下,提出了新的路由算法:
　　 3)讨论了发布订阅系统的安全防护机制,KDC密钥中心分发机制和异常行为检测方法;研究了特权用户模型和可信计算技术实现双因子认证的访问控制模型;针对发布订阅系统中用户的异常访问和传输数据的行为,提出了基于异常检测的RBF神经网络检测模型;
　　 4)发布订阅系统在轨道交通中的应用:将轨道交通的地铁控制中心有序的组织成结构化的网络,构建面向维保数据的分布式发布订阅系统,维保人员以订阅方式获得所需的故障信息,并行执行维保的流程,可有效提高轨道交通维修保障的效率,文中详细讨论了面向轨道交通维保数据发布订阅系统的事件模型,P2P路由算法和传输可靠性度量等问题。