题目：基于可信与经济激励的资源管理技术的研究

基于互联网实现计算、管理及服务资源的高效聚合与协同技术是近年来网络计算技术的一个重要发展方向，而网格计算和对等计算是两种典型的网络计算模式，其共同目标是实现网络资源（包括计算能力、内存空间、网络带宽、专业处理能力和信息资源等）的共享和协同。由于已有的资源管理系统在单机或小规模局域网范围内，对资源有完全的控制，故可实现高效的管理机制和调度策略；而在开放的广域网内，网络资源呈现分布、异构、自治和动态等自然属性，资源管理本身面临着许多新的问题。随着互联网应用的扩展与深入，分布式计算环境已从组织内部、跨组织扩展到互联网范围，规模不断扩大，复杂性不断增加，资源及其关联关系存在动态演化的趋势。因此，资源的建模与组织是实现资源共享和协同的基础，它直接影响着应用系统的执行效率。面对开放、动态变化的网络环境，无法实现全局可控的管理，需要建立一种有效的机制，使其管理模式更好地适应互联网资源分布、自治的特性，并在运行环境中提供动态聚合、协同演化的支持；其次，互联网资源协同环境的不确定性，协同过程中局部目标与整体目标的不一致性，对网络计算环境的资源发现、分配调度、负载迁移等核心运行机制提出了更复杂的要求，需要引入经济效用机制规范资源主体的行为，为其提供贡献与共享资源的动机。因此，研究和解决资源的自主管理与动态决策、自治资源的行为激励和协同机制等问题，是对传统资源管理理论与技术的挑战；第三，由于开放环境的不确定性、应用业务的动态性和无中心控制所导致的计算安全、信任等问题日益凸显，主要表现为用户和资源可以动态地加入和退出、资源的安全控制管理和安全通信等问题，需要建立开放的、一体化安全体系结构，以支持信任评估、跨自治域动态联合的访问控制管理和委托授权等，适应安全需求的多样性。针对上述问题，本文以网络资源管理技术为目标，主要研究一种有效的节点及资源的组织模式，结合可信、协作激励和经济效用等因素，从安全和经济的双重视角分析资源的分配调度、负载迁移及均衡等问题，构建一种可信的运行环境。主要研究内容如下：1. 资源的组织结构、动态建模及演化机制采用分层管理模式组织网络资源，引入资源节点的价格、信任度以及合作度等因素，动态刻画网络资源的管理模型。基于市场经济机制，建立了资源主体的效用函数，讨论和分析了管理中的关键决策问题。通过将分布式节点间的交互刻画为不完全信息的动态序贯博弈，借助于马尔可夫决策过程和强化学习技术，求解资源主体对价格因子和风险因子的最优决策。2. 资源的激励分配和协同机制开放网络中的理性节点希望更多地使用其他节点的资源，而尽可能避免本地资源的消耗。为了激励节点共享资源，确保资源的供需平衡，讨论了资源激励机制与分配机制之间的依赖和制约关系。根据应用需求，结合已有资源，提出了“可计算经济”的效用驱动模式。资源主体从历史经验中逐渐学习出对价格因子和风险因子的最优决策，消费者制定在资金预算约束下的投标策略；提供者综合考虑经济和信任因素，制定信任-激励相容的分配策略，最大化资源的聚合效用。基于信任模型，采用加权投票机制判定动态节点的加入和退出，保障共享资源的安全与平衡。为了在非完全合作的网络环境中搜索空闲资源、迁移负载，提出了一种混合式的且激励传递式的负载平衡技术。所谓混合式，是指结合集中式的邻节点搜索方式和向前搜索方式的优点，迁移源点可以在2-hop范围内搜索所需的资源，迁移负载；同时，仅在非合作节点间引入激励传递机制。实验表明，在非完全合作的网络环境中，混合式的且激励传递式的负载平衡机制能够获得更好的负载平衡能力，提高了资源发现的效率和作业迁移的成功率。3. 资源的安全访问机制网络资源是动态变化的，并且资源主体通常互不相识，集中式的、基于主体身份标识的访问授权不适于分布式系统的需求。借鉴基于角色的信任管理语言，提出了一个细粒度的、基于属性的判定及访问控制机制。为避免集中授权的单点失效问题，采用分布式委托授权机制，授权者可将其权威属性委托给服务质量及信任度较高的节点，降低授权者的负载，缩短服务响应时间。针对资源主体不一致性的安全需求，对节点的接入判定及权限的颁发采用多方加权投票方式，并提出一个多方参与的协同操作机制，保障敏感资源的安全。4. 基于CROWN网格中间件平台和上述研究结果，提出了一种动态资源组织及管理原型系统，给出了原型系统的设计原理、计算经济模式下的分配调度机制及安全体系。