趙慧 譚敏生 陳瓊

南華大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 湖南 421001

0 引言

伴隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì) Internet使用的普及，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中的安全問題日漸突出，直接影響到人們的生活，工作與學(xué)習(xí)。科學(xué)家順應(yīng)時(shí)代的要求，提出了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)概念——可信網(wǎng)絡(luò)。面對(duì) Internet這個(gè)如此龐大和動(dòng)態(tài)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前孤立，單一和附加的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足其客觀需求，如何構(gòu)建一個(gè)可信網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)前一個(gè)現(xiàn)實(shí)而又急待解決的重要問題。

1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀

了解復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容對(duì)于認(rèn)清 Internet的特性具有很大幫助，對(duì)于結(jié)合其屬性進(jìn)而研究 Internet的可信性也具有重要意義。

1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究與發(fā)展

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的歷程中，影響深遠(yuǎn)的進(jìn)展是近年來在統(tǒng)計(jì)物理中出現(xiàn)的小世界網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)，后來提出倍受質(zhì)疑的超家族特性，這三個(gè)特性被稱為是網(wǎng)絡(luò)的三大發(fā)現(xiàn)。

在國(guó)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)方面的研究雖然起步比較晚，不過在一些領(lǐng)域如真實(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和演化行為的實(shí)證研究方面、網(wǎng)絡(luò)建模方面、動(dòng)力學(xué)問題等等也取得了較好成績(jī)。

近年來，中國(guó)科技大學(xué)在對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究中取得了進(jìn)一步的突破，主要是在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)這個(gè)方向。簡(jiǎn)單來講，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的未知鏈接和未來鏈接的預(yù)測(cè)。中國(guó)科技大學(xué)的周濤和呂琳媛等人對(duì)鏈路預(yù)測(cè)的研究是基于節(jié)點(diǎn)相似性的。

1.2 節(jié)點(diǎn)相似性方法研究

刻畫節(jié)點(diǎn)的相似性有多種方法，最簡(jiǎn)單直接的方法就是利用節(jié)點(diǎn)的屬性。利用節(jié)點(diǎn)屬性的相似性進(jìn)行鏈路預(yù)測(cè)的前提，就是網(wǎng)絡(luò)中的邊本身代表著相似。另一類相似性的定義完全基于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)信息，稱為結(jié)構(gòu)相似性。而不同的相似性指標(biāo)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)測(cè)的精度和準(zhǔn)確度都有影響。

Liben-Nowell和Kleinberg將相似性指標(biāo)分為基于節(jié)點(diǎn)為和基于路徑的兩類，并分析了若干指標(biāo)對(duì)社會(huì)合作網(wǎng)絡(luò)中鏈路預(yù)測(cè)的效果，發(fā)現(xiàn)在考慮節(jié)點(diǎn)鄰居信息的若干指標(biāo)中Adamic-Adar參數(shù)表現(xiàn)最好。周濤、呂琳媛和張翼成在6種不同網(wǎng)絡(luò)中比較了 9 種局部相似性指標(biāo)在鏈路預(yù)測(cè)中的效果，并提出了兩種新指標(biāo)：資源分配指標(biāo)(Resources Allocation Index)和局部路徑指標(biāo)(Local Path Index)。研究發(fā)現(xiàn)，新提出來的這兩種指標(biāo)具有好于包括Admic-Adar參數(shù)在內(nèi)的9種已知指標(biāo)的預(yù)測(cè)能力。呂琳媛、金慈航和周濤進(jìn)一步在噪音強(qiáng)度可控的網(wǎng)絡(luò)模型與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中細(xì)致分析了局部路徑指標(biāo)的性，發(fā)現(xiàn)這個(gè)指標(biāo)具有與依賴于網(wǎng)絡(luò)全局結(jié)構(gòu)信息的指標(biāo)，可匹敵的預(yù)測(cè)能力，甚至在噪聲較大的情況下可以比Katz參數(shù)預(yù)測(cè)得更加準(zhǔn)確。

2 網(wǎng)絡(luò)信任關(guān)系的研究進(jìn)展

近幾年，隨著 Internet的普及和人們對(duì)其應(yīng)用要求的提高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可信度的研究成為國(guó)內(nèi)外在 Internet研究的一個(gè)熱門課題，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)信任關(guān)系量化的研究也越來越受關(guān)注，模型也有很多種，但各個(gè)量化模型研究中所用指標(biāo)不同，為更進(jìn)一步的研究探討打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，但各有各的問題存在。

PTM(Pervasive Trust Managenment)采用改進(jìn)的證據(jù)理論對(duì)信任關(guān)系進(jìn)行建模，信任度評(píng)估采用概率加權(quán)平均方法。Hassan等人提出了一種基于向量機(jī)制的信任模型，模型引入向量運(yùn)算機(jī)制來描述信任關(guān)系，對(duì)于一些不確定性的因子進(jìn)行了的數(shù)學(xué)量化。文獻(xiàn)研究了P2P環(huán)境下的信任度量模型，通過引入近期信任、長(zhǎng)期信任、懲罰因子和推薦信任四個(gè)參數(shù)來反映節(jié)點(diǎn)的信任度。文獻(xiàn)研究了 P2P環(huán)境下的信任關(guān)系表達(dá)模型，引入了誠(chéng)實(shí)度和精度兩個(gè)概念來衡量聲譽(yù)的真實(shí)度。文獻(xiàn)開發(fā)了一個(gè)具有魯棒性和伸縮性的這 P2P聲譽(yù)系統(tǒng)Power-Trust，該系統(tǒng)利用了冪次法則收集本地節(jié)點(diǎn)反饋并將這些反饋聚合起來，生成全局聲譽(yù)，通過一個(gè)“Look-Ahead”隨機(jī)行走策略，明顯改善了全局聲譽(yù)的聚合速度。

在國(guó)內(nèi)，文獻(xiàn)針對(duì)基于 Agent的軟件服務(wù)協(xié)同模型提出了一個(gè)用于度量軟件服務(wù)間信任關(guān)系的信任模型，文獻(xiàn)在節(jié)點(diǎn)推薦的基礎(chǔ)上提出了一種基于 P2P環(huán)境的信任模型，文獻(xiàn)提出了一種 P2P系統(tǒng)中基于時(shí)間幀的動(dòng)態(tài)信任模型，文獻(xiàn)設(shè)計(jì)了 P2P網(wǎng)絡(luò)中基于矢量空間的分布式信任模型。

對(duì)節(jié)點(diǎn)相似性進(jìn)行研究的指標(biāo)的確定，而精度和準(zhǔn)確度也由于不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾?huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。如何確定其相似性指標(biāo)仍是一個(gè)問題，就目前的技術(shù)而言，我們只能用一種均衡策略。

3 節(jié)點(diǎn)相似性的應(yīng)用

目前利用節(jié)點(diǎn)相似性對(duì)節(jié)點(diǎn)的可信度進(jìn)行評(píng)估的研究也有很多，其中文獻(xiàn)中提到了所有功能節(jié)點(diǎn)都可以在測(cè)試時(shí)按它們的行為特征，把它們放在行為模型的不同位置，測(cè)試它們的相應(yīng)屬性功能，計(jì)算得出它們的可信度。文獻(xiàn)中提出基于相似度的分布式信任模型，利用節(jié)點(diǎn)服務(wù)類型相似性對(duì)信譽(yù)信息進(jìn)行篩選，提高之前模型計(jì)算出的信任度的準(zhǔn)確度。文獻(xiàn)中提到相似度應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)行為本身，通過節(jié)點(diǎn)評(píng)分行為相似度來評(píng)估節(jié)點(diǎn)本身的可信度。文獻(xiàn)中提出一種基于相似度加權(quán)推薦的全局信任模型，利用信任值的請(qǐng)求者使用推薦者和自己之間的節(jié)點(diǎn)評(píng)分行為相似度加權(quán)推薦意見，以節(jié)點(diǎn)評(píng)分行為的相似度加權(quán)其推薦度計(jì)算全局信任值，并提出了基于群組激勵(lì)機(jī)制作為信任模型的有效補(bǔ)充，仿真實(shí)驗(yàn)證明了模型的有效性。PeerTrust算法的思想之一就是利用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)相同交易的相似性計(jì)算節(jié)點(diǎn)的可信度，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)越相似，則對(duì)方的評(píng)價(jià)信息越可信。文獻(xiàn)度量評(píng)價(jià)權(quán)重時(shí)采用了相似度的思想，通過節(jié)點(diǎn)評(píng)分行為相似度來評(píng)估節(jié)點(diǎn)本身的可信度。但這些都只是利用節(jié)點(diǎn)相似性都是基于服務(wù)和歷史信任來計(jì)算節(jié)點(diǎn)本身的可信度，而通過節(jié)點(diǎn)屬性的相似性來判斷節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系也將是一個(gè)新的研究指標(biāo)。

在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相似性的應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)外也有不少模型提及，但相似性的定義目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以已往基于相似度的信任模型中所用的相似度指標(biāo)也各不相同。因此如何定義節(jié)點(diǎn)的相似性就成為一個(gè)核心問題。

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)測(cè)的研究中，中國(guó)科技大學(xué)提出了新的節(jié)點(diǎn)相似性指標(biāo)。那么面對(duì) Internet這一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，在諸多不確定因素中，如何應(yīng)用新的指標(biāo)去研究網(wǎng)絡(luò)的信任關(guān)系將是一個(gè)值得思考的問題。

4 總結(jié)與展望

世界的發(fā)展，人類的進(jìn)步，使得網(wǎng)絡(luò)的在人們生活中的作用越來越明顯，越來越重要。而隨著信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性、全局性作用日益增強(qiáng)，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)安全，已經(jīng)不能滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，提供系統(tǒng)的安全可信的服務(wù)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)研究的新趨勢(shì)。

面對(duì)愈來愈復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)及其挑戰(zhàn)，如何抓住和運(yùn)用Internet這一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的種種特性，更好地設(shè)計(jì)和研究安全可信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也許將成為人們進(jìn)行研究的又一重要問題。

[1] 徐鋒,呂建,鄭瑋.一個(gè)軟件服務(wù)協(xié)同中信任評(píng)估模型的設(shè)計(jì)[j].軟件學(xué)報(bào).2003.

[2] 竇文,王懷民,賈焰,等.構(gòu)造基于推薦的 Peer-to-Peer環(huán)境下的Trust模型[J].軟件學(xué)報(bào).2004.