（计算机软件与理论专业论文）具有可信机制的wiki系统研究与实现.pdf

东南大学硕士学位论文 摘要 开放性是互联网的一个最大特点，随着越来越多的用户在互联网上创作自己的内容，互 联网的读者们也越来越受困于是否相信所阅读的内容。w i k i 系统是典型的开放式编辑系统， 用户可以自由的加入系统并编辑和删除文章。在今天w i k i 系统应用不断增长，尤其是维基百 科页面数量的飞速膨胀的背景下，有关w i k i 系统可信问题研究的需求更加突出。同时w i k i 系统的链接结构和自由、开放的编辑模式同互联网上的w e b 页面具有极大的相似性，因此研 究w i k i 系统的可信机制不仅对于解决其自身的可信问题十分重要，而且对于互联网信息的可 信研究也具有启发意义。 基于将w e b 社会网络应用于可信计算的研究思路，本文提出了适用于婀k i 系统的w i k i 社会网络可信计算框架w s n t f ，并设计了框架中的社会网络抽取、存储和计算等相关算法。 该框架对于应用w e b 社会网络进行可信计算具有通用意义。 本文在w i k i 系统可信机制的研究工作基础上，综合已有研究成果，构建了一种w i k i 系 统的综合可信模型d a t 。该模型将文章、文章的版本以及作者信息共同加以考虑，建立了文 章信誉和作者信誉这两个基本概念。通过文章间的链接关系、文章历史版本的时间关系以及 文章和作者间相互的信誉反馈，计算得出有关文章和作者的可信信息。进一步，本文讨论了 d a t 模型同w s n t f 框架的结合问题，给出了两者综合运用的方法。最后本文通过一个具有 可信机制的w i k i 原型系统t r i k i 验证了模型的有效性。 本文对于w e b 社会网络应用和开放系统的可信机制研究具有参考价值和推进作用。 关键字：w i k i ，信任，信誉，社会网络，可信计算 东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t hm o r ea n dm o r ew e bu s e r sw r i t i n gt h e i ro w nc o n t e n t so n l i n e ，w e br e a d e r ss u f f e rg r e a t l y f r o mt h et r u s t w o r t h yp r o b l e m so fw e bc o n t e n t ss i n c et h ec o n t e n t su s u a l l yc o n t a i nl a r g en u m b e ro f d e c e p t i o n s , r u m o r sa n ds p a m s 。w i k is y s t e m ，at y p i c a lo p e ne d i t i n gs y s t e m ，a l s or e v e a l st h e t r u s t w o r t h yp r o b l e ma c c o m p a n y i n gi t sg r o w i n gp r o c e s s ，e s p e c i a l l ys i n c et h eb l o o m i n gd e v e l o p m e n t o fw i k i p e d i a a sw i k is y s t e ms h a r e ss o m ec o m m o nf e a t u r e sw i t ht h ew e bs u c ha sl i n k , o p e n s t r u c t u r ea n df r e ee d i t i n g ，t h er e s e a r c ho ni t st r u s t w o r t h yp r o b l e mi sn o to n l ym e a n i n g f u lt oi t s e l f b u ta l s oh e u r i s t i ct ot h es a m ep r o b l e mo nw e b b a s e do nr e c e n t l yr e s e a r c ho ft r u s tc o m p u t i n go nw e bb a s e ds o c i a ln e t w o r k , w eb r i n go u to u r “w i k is o c i a ln e t w o r kt r u s tf r a m e w o r k ，n a m e l yw s n t f t h ew s n t f p r o v i d e sau n i v e r s a lw a yo f c o m p u t i n ga n du t i l i z i n gt r u s ti n f o r m a t i o ni nt h ew i k is o c i a ln e t w o r kb yi n c l u d i n gs e v e r a lr e l e v a n t a l g o r i t h m ss u c ha se x t r a c t i n g ，s t o r i n g ，u p d m i n go fs o c i a ln e t w o r ka n d t h et r u s t w o r t h yc o m p u t i n go f w i k id o c u m e n t s i nt h i sp a p e r , w ei n t r o d u c eac o m p r e h e n s i v et r u s tm o d e lf o r t h ew i k is y s t e m ，t h ed a tm o d e l ， w h i c hs t a n d sf o rt h em o d e lo fd o c u m e n t a u t h o r - t i m e w ef i r s ts u r v e yt h er e s e a r c hw o r ko nt h e t r u s tt h e o r y , t h et r u s tm e t r i cf o rw e ba p p l i c a t i o n sa n dt h et r u s tm e c h a n i s mo fw i k is y s t e m ，t h e n b a s e do nt h ef o r m e rr e s u l t so ft r u s tr e s e a r c h ，w eb u i l do u rd a tm o d e lo nt h ec o n c e p to fd o c u m e n t ， d o c u m e n tv e r s i o n sa n di t sa u t h o r s t h em o d e li n c o r p o r a t e sb o t ht h ed o c u m e n ta n da u t h o r sa n d c a l c u l a t e st h e i rr c p u a t a i o nf r o mt h ed o c u m e n tc o n t e x ti n c l u d i n gi t sc i t a t i o n sa n da n c e s t o r s ，t h e a u t h o rc o n t e x ti n c l u d i n gh i ss o c i a lr e l a t i o n sa n df e e d b a c k so fd o c u m e n t st h e ya u t h o r e d t h ed a t m o d e lc o u l db ee i t h e ru s e di n d e p e n d e n t l yo ru s e dw i t ho u rw s n t ft o g e t h e r i nt h ee n d ，w e i m p l e m e n tt h et r u s tm o d e li nap r o t o t y p es y s t e mt r i k iw h i c hv a l i d a t e st h et r u s tm o d e l o u rw o r ki ss i g n i f i c a n tf o rp r o m o t i n gs o c i a ln e t w o r ka p p l i c a t i o nr e s e a r c ha n dt h eb u i l d i n go f t r u s tm e c h a n i s mo fo p e ns y s t e m s k e y w o r d s ：w i k i , t r u s t , r e p u t a t i o n ，s o c i a ln e t w o r k , t r u s t w o r t h yc o m p u t i n g 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生虢乳聊躲扯日期：嘶衫哆 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 互联网的飞速发展同时带来了w e b 应用程序和w e b 内容的爆炸式增长，越来越多的w e b 用户开始通过网络获取信息和学习知识。与此同时，也有越来越多的w e b 用户以撰写博客， 分享图片和视频的方式通过网络发布信息和知识。同传统的中：心式信息发布方式不同，用户 更多的参与到信息的发布中，此外用户开可以通过发表评论、打分和共同收藏，对发布的信 息进行定的反馈。在互联网产生初期，w e b 内容通常只由少数网站编辑撰写，并发布在少 数几个网络中心节点也即f - j p 网站上。个人用户发布自己的内容首先需要架设和维护w e b 站 点，因为门槛较高，普通用户没有能力在互联网上发布内容，这是w e b 发展的第一阶段。后 来出现了为普通用户提供内容发布服务的博客站点，用户只需撰写内容而无需维护网站，由 于门槛大大降低，用户数量以及用户发布内容都呈现飞速增长的趋势，这是w e b 发展的第二 阶段。在这一阶段中，还出现了允许多个用户共同发布内容的协作式系统。在这种系统中， 注册的或非注册的用户共同创作、修改和发布内容，从而达到分享信息和知识的目的，这就 是w i k i 系统。 w i k i 系统允许不同用户撰写或编辑同一篇文章，是一种典型的协作式在线编辑系统。它 具有开放的性质：可以完全向匿名用户开放，也可以只向注册用户开放。这种开放性对于w i k i 系统内容的快速增长具有显著的推进作用，但同时也带来了其上信息是否可信的问题。这一 点已经在互联网大百科全书维基百科( w i k i p e d i a ) 上有所体现。世界各地很多研究者从 不同角度出发，对如何改善维基百科的内容质量、提高其可信程度做了很多相关的研究，但 迄今为止这项研究还远远没有完善。因此研究w i k i 系统的可信机制，建立相关的可信模型， 对w i k i 系统推广应用具有积极意义；同时，对探索如何在更广泛和开放的互联网上建立可信 机制也具有参考价值。 1 2 研究目标及内容 本课题的目标在于通过总结不同领域可信问题的含义和研究方法，确定w i k i 系统中可信 问题的研究范畴。在已有的w i k i 系统可信问题的研究结论基础上，对如何构建w i k i 系统的 可信模型做出进一步的探讨，并最终完成构建可信模型并实现原型系统验证模型。 本文的主要内容包括以下几点： 1 ) 分析开放系统的可信问题和可信机制，以作为w i k i 系统可信机制研究的基础。 2 1 讨论w i k i 系统中的可信问题和可信机制。 3 1 探讨基于w e b 社会网络的w i k i 系统可信机制和w i k i 系统综合可信模型。 4 ) 构建一个具有可信机制的w i k i 原型系统t r i k i ，以验证可信模型的有效性。 1 东南大学硕士学位论文 1 3 研究方法 本文首先以几种常见的开放系统为例，分析多种开放系统中存在的可信问题和造成可信 问题的原因。通过比较几种开放系统和w i k i 系统在开放性方面的相似性，引出了w i k i 系统 的可信问题。本文将目前在维基百科上已经出现的、比较明显的可信问题作了举例和归类， 并在分析w i k i 系统可信问题已有研究工作的基础上，明确了此项研究的具体内容和一些基本 出发点。由于w i k i 系统的内容是由用户共同完成撰写，这也使得对其结合w e b 社会网络进 行可信计算具备一定的合理性，在此基础上，本文提出了w i k i 系统的社会网络可信模型的基 本框架、步骤和算法。在综合考虑文章、用户、版本时间三者关系，结合已有研究工作所取 得的成果和w i k i 系统社会网络可信框架基础上，进一步提出了w i k i 系统的综合可信模型， 并通过实现原型系统验证模型的有效性。 1 4 论文结构安排 本文共分为六章： 第一章，绪论部分对研究的背景及意义、目标及内容和研究方法作了介绍。 第二章，首先介绍几种典型开放系统中存在的可信问题，然后分别介绍可信机制研究的 理论模型，安全领域的信任管理概念和w e b 应用程序中的可信度量方法。 第三章，首先介绍w i k i 系统的发展简史以及w i k i 系统在不同领域的应用，然后用具体 的实例说明w i k i 系统中可信问题的产生和发展，并说明进行可信研究的必要性和意义。之后 介绍了w i k i 系统可信机制的研究现状，具体阐述了基于内容的方法、基于编辑历史的方法、 基于用户反馈的方法以及人工评级的方法。 第四章，首先总结w r e b 社会网络上的可信计算研究，在此基础上提出适用于w i k i 系统的 社会网络可信计算框架w s n t f ，研究了w i k i 系统中社会网络的抽取、存储和搜索算法等诸 多问题，并进一步阐述了使用w s n t f 对w i k i 系统文章进行可信计算的方法。 第五章，构建w i k i 系统的综合可信模型d a t ，建立了文章信誉和用户信誉的初始化和演 化方法，最后通过构建一个具有可信机制的w i k i 原型系统t r i k i ，验证模型的有效性。 第六章，总结本论文的主要工作，并对将来可能的研究方向进行展望。 2 第二章开放系统的可信问题 第二章开放系统的可信问题 现今网络环境已从早期的静态封闭转变为动态开放，形成了可公共访问、面向大量动态 用户的开放系统。开放既指系统内容的开放，即可以不加限制的自由访问；也指参与的实体 或用户的开放，即实体或用户可以动态的加入或离开系统。由于陌生实体或用户的加入，系 统的行为变得不确定和难以预测，从而带来了所谓的可信问题。 本章首先介绍几种典型开放系统，包括p 2 p 系统、多a g e n t 系统和w r e b 应用系统，描述 了其上可信问题。在对这几种典型开放系统存在的可信问题进行简要比较之后，阐述了开放 系统可信机制的已有研究工作，包含可信机制的理论模型、信任管理和w e b 应用程序的可信 度量。 2 1 典型开放系统及其可信问题 2 1 1p 2 p 系统及其可信问题 p 2 p ( p e a r - t o p e a r ) 技术，称为对等网络或者点对点技术，目前尚无确切的定义方法。一 般人们认为p 2 p 技术应符合如下网络模型：参与网络的节点按照一定的拓扑结构形成一个对 等网络，实现共享信息或资源、服务的目的。所有参与节点具有相同的责任和权力，既是资 源、服务的提供者又是资源、服务的请求者，无需中央服务器的参与【l 】。 由此建立的p 2 p 系统为很多互联网应用提供了新的解决方案，如文件共享、分布式计算、 搜索引擎等。传统的文件共享方式使用中心式服务器，这种方式在下载需求量有限的情况下 可以很好地满足要求。但随着用户数量的增加，系统负荷和带宽占用逐渐达到传统方式的上 限，无法满足日益增长的下载需求。p 2 p 文件共享可以让互联网上任意两台计算机直接共享 文件，节点间通过不同的查询机制和协议定位含有所需资源的其他节点，然后建立连接直接 下载文件，整个过程不需要中心服务器的参与。分布式的p 2 p 计算将原本需要超级计算机运 行数年的计算任务采取一定策略分布到互联网上数以万计的闲置计算机上，完成诸如天气预 测、基因测序等任务。从本质上讲，分布式p 2 p 计算使用了由处理器构成的对等网络，而这 些处理器节点是这种计算服务的提供者。分布式的索引服务也为开发p 2 p 结构的搜索引擎提 供了技术基础。 传统中心式网络的通信都要经过服务器中转，因此可以通过对中心服务器的配置如过滤、 访问控制等安全措施或者日志分析控制网络上的不安全因素，保障网络的安全。而在p 2 p 系 统中，资源和用户分散在网络的节点上，节点可以自由的加入和离开，没有一个节点对整个 网络的安全负责。用户节点可以随意中止服务或提供虚假服务，p 2 p 系统的服务质量通常无 法得到保障。 概括起来，p 2 p 系统的可信问题指的是在这样一个开放的p 2 p 对等的网络中，节点如何 判断网络中其他节点所提供的服务、资源质量，并做出相应选择。p 2 p 系统目前所面临的可 东南大掌硕士学位论文 信问题可以总结为以下几个方面：1 ) 数据存储和访问的安全，如加密和解密。2 ) 用户认证 的安全和隐私的保护。3 ) 用户信誉的积累和恶意破坏的防范。如何克服这些困难，达到数据 完整性和资源可用性的要求，是当前p 2 p 研究的目标。目前有部分p 2 p 软件的客户端都使用 一定的信任或评分机制，在多个服务可选的情况下，优先使用可信的节点，同时对不可信的 节点采取一定的惩罚措施。p 2 p 环境下的可信研究主要有以下几个方面【2 】：一是以少数中心性 节点负责整个网络的监督的p k i 模型，中心节点定期通告违规节点，其合法性通过c a 中心 颁发的证书加以保证；二是基于局部推荐的模型，节点通过局部广播询问它的邻居节点获得 关于某个节点的可信度信息；三是全局可信度模型，该模型通过邻居间满意度的迭代，获得 该节点的全局可信度。另外还有一类方法，这些方法并非计算节点的可信度而是保证数据的 完整性，如基于数字签名或者文件哈希表的方法。 2 1 2 开放多a g e n t 系统及其可信问题 a g e n t 技术是分布式人工智能( d a i ) 领域发展出来的一种新的计算模型。最早可以追溯 到h e w i t t 于1 9 7 7 年提出的a c t o r 模型。从8 0 年代开始，a g e n t 领域不断发展并应用到其他领 域，如面向a g e n t 的软件工程( a o s e ) 作为一种软件设计和开发的新方法已经开始受到学术 界和工业界的共同关注。 通常认为a g e n t 具有主动、自治和反应等特征，可以不需要人的参与同环境进行交互，甚 至采取社交或者学习的手段，完成特定功能。对于大型复杂的系统，单个a g e n t 往往因为所 拥有的知识、资源有限，不足以完成功能；有时即使单个a g e n t 可以解决某个特定的问题， 也可能由于问题的复杂性而造成处理速度、可靠性或灵活性不足等问题，因而需要建立多 a g e n t 系统f 3 】。多a g e n t 系统是由多个a g e n t 按照一定协作机制组织起来，相互协调协作组成的 系统。同单个a g e n t 相比具有如下特点：数据是分散分布的，不存在全局控制；计算是并发 并行的，通过一定机制进行协调。不同a g e n t 之间存在结构或者功能上的相关性：结构相关 性指a g e n t 之间可能存在上下级关系、熟人关系或者敌对关系；功能相关性指a g e n t 之间经常 通过交互，以相互合作、竞争和协商共同完成某些功能。 多a g e n t 系统广泛存在于生活当中。举例来说，一个恒温调控系统就是一个多a g e n t 系统， 它包含一个测温度的a g e n t 、一个控制a g e n t 、一个空调a g e n t 。当测温度a g e n t 测得的温度超 过恒温范围时，就通知控制a g e n t ，由控制a g e n t 向空调a g e n t 发出命令改变房间温度，温度 回到恒温范围时，测温度a g e n t 通知控制a g e n t 达到恒温，控制a g e n t 通知空调a g e n t 停止改 变房间温度。在这个系统中，a g e n t 的参与是固定的，不存在新加入的a g e n t ，然而在另一类 系统中，a g e n t 可以自由的加入和离开。例如，电子商务系统中的a g e n t ，系统在开始不知道 具体某个a g e n t 的参与，其它a g e n t 对新加入的a g e n t 必须进行新的感知而获得它相关的信息， 这种感知往往具有片面性，同时新加入a g e n t 在行为方面具有很多不确定性，可以随时退出 来避免其它a g e n t 或者系统对其进行的惩罚。另外，系统和a g e n t 有限的存储和计算能力也限 制了其交互感知的能力。因此，多a g e n t 系统在进行决策时如何确定相互之间的信任关系、 动态的管理和维护这些信任关系是多a g e n t 系统中可信问题研究的关键。 4 第二苹开放系统的司信问题 综合来讲，多a g e n t 系统中的可信问题可以概括为：已建立的a g e n t 如何对新加入a g e n t 的行为进行判断，对于重复加入的a g e n t 身份进行识别，以防止惩罚逃避行为。多a g e n t 系统 中关于可信问题已开展的研究有两个方面：1 ) 信任度评估模型【4 】，主要涉及如下问题：信任 的表述和度量、信任信息的获取、信任度的推导和计算、如何抵抗攻击。信任度评估模型提 l j 了信任的度量、推导和评估等概念，通过计算建立a g e n t 之间的关系，来反映了多a g e n t 系 统的多变性和不确定性。2 ) 自动信任协商技术【5 j ，主要涉及协商的基础结构和协议、访问策 略和安全控制、协商的对策等。自动协商技术使用了更精确的方式描述信任信息，通过程序 验证信任关系，为多a g e n t 系统的资源共享和互相访问提供了安全保障。 对于多a g e n t 系统可信问题既有理论研究也有实践研究，例如在原有模态逻辑的基础上发 展含有信任概念的逻辑，建立信任信誉概念模型等属于理论研究，而在a c l 的基础上开发支 持信任的通信协议和在f i p a 上开发具有可信机制的多a g e n t 系统则属于实践方面的研究。 2 1 3w e b 应用系统及其可信问题 w r e b 应用系统指的是围绕w e b 平台展开的一些应用，包括依据w e b 服务的相关标准建立 的w e b 服务应用和采用b s 架构通过浏览器和服务端进行交互的传统w e b 应用程序。 w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 是分布式计算的新模型，基于u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) 、w s d l ( w e bs e r v i c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 、s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 等开放的标准，具有松耦合和开放的特点。w e b 服务使用面向服务的架构， 同服务开发语言和运行平台无关，为开发者和用户提供了便利。同时，由于w e b 服务的松耦 合和开放性以及服务加入和查找的动态性等特点，也给其安全带来了隐患。w e b 服务的可信 问题一方面需要考虑数据的机密性和完整性，另一方面还要考虑服务的质量。已有研究较侧 重于安全方面的研究，如w s s e c u r i t y 安全规范，以及以此为基础发布的一系列规范包括： w e b 服务站点策略( w s p o l i c y ) 、w 曲服务信任模型( w s t r u s t ) 、隐私权限模型( w s p r i v a c y ) 、 安全会话( w s s e c u r e c o n v e r s a t i o n ) 、联合信任( w s f e d e r a t i o n ) 和授权( w s a u t h o r i z a t i o n ) 。 w s s e c u r i t y 安全规范可以看作是对s o a p 消息协议的扩展，描述了如何将安全令牌附加在 s o a p 消息上并同x m l 签名和加密规范相结合， 完成对s o a p 消息的保护。 事实上，相比于安全因素，研究w e b 服务的服务质量在某些场合更具价值。这里的服务 质量通常包含如下问题【6 】：1 ) 不完整的请求响应。用户调用w e b 服务的途径是网络，因此很 难确定用户所处的环境以及调用的有效性，当被选择的服务不能完全被执行，w e b 服务将变 得不可靠。2 ) 恶意攻击导致的服务调整。由于是远程调用，w e b 服务面临着由于攻击而造成 的服务失效，这时如果服务者更新服务程序，原先的服务协议可能受到影响。3 ) 网络拥塞引 起的服务延迟。对于某些要求服务响应时间的程序，过分的延迟会影响到功能是否能够完成。 4 ) w e b 服务的选择。同一种服务有可能有多个提供者，是否可以对服务进行选择和如何选择。 在传统w e b 应用程序中同样存可信问题。文v j 中介绍了w e b 应用程序中遇到的一个典型 可信问题，w e b 邮件系统中的垃圾邮件过滤问题。传统的过滤方法使用建立黑白名单或者基 于统计学的方法如b a y e s 方法等，然而这些邮件过滤程序仍无法完美的筛选垃圾邮件。邮件 5 奎堕查兰堡主兰篁垒苎 过滤程序通常有两类错误：一是没有成功过滤垃圾邮件；二是把非垃圾邮件错误的分类为垃 圾邮件，这种错误更容易造成损失。考虑如下场景：两个导师各自认识自己的学生，并且互 相认识，但如果一个导师的学生给另一个导师发邮件则有可能被过滤。这时如果使用社会网 络或者社区的方法筛选垃圾邮件则可避免此问题。文【7 】中设计的t r u s t m a i l 系统就是一个使用 社会网络进行垃圾邮件过滤的系统。该系统可以在用户的社会网络搜索来源地址是否可信等 相关信息，从而避免非垃圾邮件被过滤。另一个典型的问题是有关电影推荐的问题，此类问 题同样出现在论坛、购物、交友等w e b 应用程序中。用户需要对他们所不了解的电影、商品、 朋友等信息做出判断，严重的信息不对称使得他们不得不依赖于一定的信誉系统和推荐系统， 而这些都可以归结为有关可信度量( t r u s tm e t r i c ) 的研究。本文将在第3 章叙述有关w e b 应 用程序中的可信度量的研究内容。 w e b 应用系统中的可信问题可以概括为在w e b 服务中如何对多个服务者进行选择，或者 对于w e b 应用程序中的所进行的交易、提供的推荐信息质量进行判断。概括如下表： 表1 几种开放系统的比较 蠡纩遮 服务内容 参与实体系统举例可信问题 p 2 p 系统共享数据、计算对等节点p 2 p 文件共享软 文件质量、 件恶意节点 开放多a g e n t 系统 设计功能 a g e n t 多玩家参与的网动态加入离开的 络游戏 a g e n t w e b 应用系统 计算服务、信息服务请求程序、人w e b 邮件系统垃圾邮件 服务 2 2 开放系统可信机制研究 对开放系统可信机制的研究，可以归为两个层面的内容：侧重于安全的“硬”可信和侧 重于信誉的“软”可信。第一个层面“硬”可信，考虑的是数据本身的安全，指的是数据完 整性是否得到保障，用户权限规划是否得当。实现的手段通常包括：访问控制列表a c l ( a c c e s s c o n t r o ll i s t ) 、加密、数字签名和认证等。第二个层面“软”可信，考虑的是数据内容的信誉， 指的是数据内容的质量是否符合要求，所提供的服务是否为用户满意。实现的手段通常包括： 建立积分系统、通过特定算法对内容进行排名等。也有些研究文献中把根据数据内容或用户 反馈，而得到信誉值等辅助用户进行信任判断的的方法进一步描述为可信度量( t r u s tm e t r i c ) 。 早期的研究无论是理论还是应用方面都更侧重于安全的角度，而最近由于开放系统的不断发 展，从信誉角度开展的研究也越来越为人们所重视。 2 ，2 1 可信机制的理论模型 对于可信机制的理论研究首先要深入的理解信任概念本身。人类信任通常分为两种：直 接经验产生的信任和别人推荐产生的信任。直接信任产生自经验的积累，而间接信任由于没 有直接的交互，很大程度上是一种主观的判断。在对于这种主观性进行数学建模的过程中产 生了两类方法【8 】：一类是从概率数值的角度出发，使用b a y e s 公式对信任进行定量研究的主观 6 第二章开放系统的n - j 信问题 b a y e s 方法，这其中的代表就是b e t h 信任度评估模型；还有一类是从逻辑角度出发，将逻辑扩 展为主观逻辑并以此对信任度进行评估，其中的代表为j o s a n g 信任度评估模型。 主观b a y e s 方法能够以一种恰当的方式描述信任中的这种“主观性”，并能够在证据肯定 存在、肯定不存在和证据不确定证据的情况下进行推理。b e t h 信任度评估模型通过引入了经 验的概念来表述和度量信任关系，并给出了由经验推荐所引出的信任度推导和综合计算公式。 在b e t h 信任度评估模型中，经验被定义为对某个实体完成某项任务的情况记录。这里的实体 可以是人类用户，a g e n t 或其他主动完成交互的程序。根据任务的成败，经验被分为肯定经验 和否定经验。若实体任务成功则对其的肯定经验增加，若实体任务失败则否定经验增加。模 型中的经验可以由推荐获得，而推荐经验的可信度问题同样也是信任问题。为此，模型又将 信任分为直接信任和推荐信任，直接信任定义为“若p 对q 的所有( 包括直接的或由推荐获得 的) 经验均为肯定经验，则p 对q 存在直接信任关系”。当q 被信任时，q 能成功完成任务的 概率被用于评价这种信任关系，而概率的计算则取决于p 对q 的肯定经验记录。推荐信任定 义为“若p 愿意接受q 提供的关于目标实体的经验，则p 对q 存在推荐经验关系”。b e t h 采 用肯定经验与否定经验相结合的方法描述推荐信任度，而只采用肯定经验对直接信任度进行 描述。另外，其信任度综合计算采用简单的算术平均，这一点使其无法很好地消除恶意推荐 所带来的影响。 在j o s a n g 信任度评估模型中，j o s a n g 等人引入了事实空间( e v i d e n c es p a c e ) 和观念空间 ( o p i n i o ns p a c e ) 等概念来描述和度量信任关系，模型中实体对某一命题的信任使用三元组 ( 信任程度b ，不信任程度d ，不确定程度u ) 另加一个表示概率期望值的相对原子数来描述。 同时，j o s a n g 使用b e t a 分布函数来描述二项分布的后验概率密度函数，并认为信任三元组应 符合这样一个概率分布。j o s a n g 模型还提供了一套主观逻辑( s u b j e c t i v el o g i c ) 运算子用于 信任度的推导和综合计算，其主要的算子有合并( c o n j u n c t i o n ) 、合意( c o n s e n s u s ) 署d 推荐 ( r e c o m m e n d a t i o n ) 。其中合并用于不同信任内容的信任度综合计算，而合意根据参与运算的观 念( 信任度) 之间的关系分为3 类，分别为独立观念间的合意、依赖观念间的合意和部分依 赖观念间的合意。所谓观念依赖是指观念是否部分或全部由观察相同的事件所形成。合意主 要用于对多个相同信任内容的信任度综合计算，另外推荐主要用于信任度的推导计算。与b e t h 模型相比，j o s a n g 模型对信任的定义较为宽松，同时使用了事实空间中的肯定事件和否定事 件对信任关系进行度量，模型没有明确区分直接信任和推荐信任，但提供了推荐算子用于信 任度的推导。另外，j o s a n g 模型的信任使用三元组( 6 ，d ，材) 来表示，而不是b e t h 模型中的单一 数值，该模型同样无法有效地消除恶意推荐带来的影响。 可信机制的理论模型还有基于d e m p s t e r - s h a f e r 证据理论的模型，该模型最主要的贡献是 提出了使用d s 证据理论对证据进行组合得到“推荐信任”的方法，然后将直接信任和间接信 任进一步组合为“综合信任”，实现信任信息的融合。 受到这些模型的启发，现有的可信机制研究工作通常会考虑直接经验形成的可信和间接 推荐形成的可信，并考虑两者的组合方法。j o s a n g 提出用b e t a 分布函数描述后验概率的方法 也被一些可信模型用来描述信任度的分布规律。 7 东南大学硕士学位论文 2 2 2 信任管理 信任管理( t r u s tm a n a g e m e n t ) 的概念提出于9 0 年代，更多的存在于“硬”安全领域相 关研究工作中。它由一些传统的安全技术手段，尤其是访问控制列表( a c l ) 这样的授权机 制和一些公钥证书体系发展而来。信任管理将传统的安全策略、安全凭证和直接授权等关键 性安全操作中隐含的信任概念抽取出来，用一种统一的方法描述和定义、管理并使用。其中 的代表m b l a z e 信任管理模型，由m b l a z e 等人在1 9 9 9 年提出的【9 】，其基本思想是承认开放 系统中安全信息的不完整性，指出系统的安全决策需要依靠可信第三方提供附加的安全信息。 在一个典型的w e b 服务访问授权中，服务方既可以使用本地的安全策略进行授权，也可以将 这种权力委托给第三方。可信第三方则根据其自身的专业知识和与服务请求者之间的关系判 断委托请求。 一个完整的信任管理系统通常需要完成信任信息收集、信任信息综合和处理、信任信息 评价与完成决策等功能。而整个过程中最核心的就是信任信息的综合处理评价，这部分通常 被成为信任管理引擎。通过描述和表达安全策略和安全凭证，设计策略一致性验证算法，信 任管理引擎可以完成特定的安全功能。虽然信任管理系统多从安全角度入手，但其有关信任 管理系统的框架可以服务于其他类型的可信机制研究，如信誉系统。 2 2 3w e b 应用程序的可信度量 可信度量( t r u s tm e t r i c ) 指的是在w e b 应用程序中通过给定的信息计算出对一个特定实体 或用户在多大程度上给予信任的一类模型的集合。可信度量通常在一定的网络结构中进行计 算，如w e b 页面网络、社会网络等。在网络结构中进行计算时，一个基本假设是信任可以在 网络中进行传播，更复杂的计算则依赖于信任更多性质上的假设。一个可信度量模型通常由 信任值表示、模型的输入、输出和算法构成。依据t r u s t c o m p o r g 统计的结果，目前可信度量 模型中使用的信任值表示方法有布尔值、整数值、实数值、向量值、矩阵值以及模糊方法等 b o 。在r i c h a r d s o n 等人【1 1 】所提出的可信度量模型中，输入包括两个变量：一个可能包含环的 信任图，边的权重作为信任度的表示；一个描述实体间信任关系的矩阵和描述实体信任的向 量。使用的算法包括图上的合并( 相乘) 、聚集( 最大、最小、平均) 以及矩阵的m a r k o v 模 型。另一个可信度量模型的例子是目前搜索引擎常用的p a g e r a n k 算法和在p 2 p 领域常用的 e i g e n t r u s t 算法【2 1 ，两个算法的基本思想是相同的。它们的输入是一个由页面链接或者节点信 任关系构成的有向图，而输出则是根据入度和出度计算出的页面或节点重要程度的排序。在 s l a s h d o t 和e b a y 采用的可信度量模型中，读者或者买家、卖家做出的正负评价被作为输入， 新闻和商品好坏程度被作为输出。这些方法有时仅做简单的统计：将每个用户同样对待；将 昨天的评价和2 年前的评价同样对待。这样必然使得计算结果产生某些偏差。 可信度量的另一个研究点在于对攻击抵抗( a t t a c kr e s i s t a n t ) 的研究。在a d v o g a t o 中【1 2 】， r a p hl e v i e n 深入研究了有关可信度量的攻击抵抗的形式和相关算法，改进了s l a s h d o t 等w 曲 应用程序的简单评价方法，将用户划分为三个等级：管理者、作者、观察者( m a s t e r 、j o u r n e y e r 、 o b s e r v e r ) ，上级用户可以提升下级用户权限。同时将用户分为好的，混淆的和坏的节点，并 第二苹开放糸统的可信问题 证明错误内容只取决于混淆节点而非坏的节点，从而抵御垃圾页面攻击。然而在对普通 p a g e r a n k 算法是否具有攻击抵抗能力方面，学者们还有争议。j e s s er u d e r m a n 在文【1 3 1 中证明 了p a g e r a n k 算法自身具备攻击抵抗的能力，并构造了一种对a d v o g a t o 的新的攻击形式。 本文在构建w i k i 系统的可信模型时，也使用可信度量的方法对可信模型进行适当的描述， 明确模型的输入、输出，为模型的建立提供指导。 2 3 本章小结 在本章我们通过展示几种不同类型的开放系统中存在的可信问题，阐述了在开放系统中 可信问题的特征和一些研究方向。这些研究对于建立w i k i 系统的可信机制，无论在理论方面 还是在具体实践方面都有参考价值。 9 东南大学硕士学位论文 第三章 w ik i 系统的可信问题 w i l d 系统是一种典型的开放系统，由多用户甚至匿名用户共同编辑系统的内容。由于w i l d 系统应用领域的不断增长和应用规模的不断扩大，在这个过程中不断暴露出w i l d 系统所面临 的可信问题，研究w i l d 系统可信机制已经十分必要。 在本章3 1 节首先简单介绍w i k i 系统。在3 2 节介绍w i k i 系统的一个典型应用实例 维基百科( w i k i p e d i a ) 目前所面临的可信问题，并引出建立w i k i 系统可信机制的意义。在3 3 节介绍w i k i 系统可信机制相关研究工作，作为本文w i l d 系统可信机制的研究基础。 3 1w i k i 系统 3 1 1w ik i 系统的概念 w i l d 系统，国内也被翻译为“维基”、“维客，是一种采用超文本格式的协作式的在线编 辑系统，它的主要特征可以概括为如下几个方面： 1 ) w i l d 系统是一个典型的w e b 应用程序，目前大部分实现为前台页面和后台数据库的 2 层架构，还有部分w i l d 系统并不使用数据库而直接使用文件作为存储方式。用户 通过浏览器在前台页面完成所有操作。 2 ) w i l d 系统的每个页面即为一篇文章，页面之间通过文章标题互相链接。用户编辑文 章成为文章的作者，编辑后生成一个新的文章版本。文章编辑的历史版本被完整保存， 这样可以随时恢复文章到任意历史版本。w i l d 系统支持通过文章标题进行搜索，但 有些晰k i 系统也会建立自己的全文索引。 3 ) w i l d 系统具有开放性，允许多个用户，甚至匿名用户，共同增加、修改和删除内容。 用户的权限可以进行设置，少数专用w i l d 系统采取完全封闭的方式，只允许特定注 册用户进行访问和编辑。 4 ) w i k i 系统的用户使用w i k i 标记语言( w i k im a r k u pl a n g u a g e ) 撰写页面，这些标记数 据将通过一个解释器转换成标准的h t m l 页面。多数w i l d 系统提供一种所见即所得 编辑器辅助用户撰写w i k i 文章。目前w i l d 标记语言的标准化正在进行讨论【1 4 1 。 w i k i 系统可以完成内容管理系统( c o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，c m s ) 的所有功能，但同 c m s 相比，二者有以下几点不同： 1 ) w i k i 的标题代表一个概念或知识，标题在其他文章中以超链接形式出现，以此形成 文章的网络。c m s 的标题只是一般意义上的文章题目，并不代表概念或知识。 2 ) w i k i 系统中文章可以被多个用户包括匿名用户在任何时间创建、修改和删除。c m s 通常由注册用户修改，且用户只能修改自己的文章。 3 ) w i l d 系统中每篇文章保存完整的历史版本记录，可以迅速恢复为任意一个历史版本。 c m s 内容被修改后只保存最新的状态，无法恢复到历史版本。 1 0 第三章w i k i 系统的可信问题 作为一种在线创作工具，w i k i 和博客( b l o g ) 也有许多相似之处，然而w i k i 更倾向于集 体创作而博客倾向于个人创作。表2 比较了w i k i 和博客