|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Dvořák, Václav (vedoucí práce)
This thesis deals with packet classification in computer networks. Classification is the key task in many networking devices, most notably packet filters - firewalls. This thesis therefore concerns the area of computer security. The thesis is focused on high-speed networks with the bandwidth of 100 Gb/s and beyond. General-purpose processors can not be used in such cases, because their performance is not sufficient. Therefore, specialized hardware is used, mainly ASICs and FPGAs. Many packet classification algorithms designed for hardware implementation were presented, yet these approaches are not ready for very high-speed networks. This thesis addresses the design of new high-speed packet classification algorithms, targeted for the implementation in dedicated hardware. The algorithm that decomposes the problem into several easier sub-problems is proposed. The first subproblem is the longest prefix match (LPM) operation, which is used also in IP packet routing. As the LPM algorithms with sufficient speed have already been published, they can be used in out context. The following subproblem is mapping the prefixes to the rule numbers. This is where the thesis brings innovation by using a specifically constructed hash function. This hash function allows the mapping to be done in constant time and requires only one memory with narrow data bus. The algorithm throughput can be determined analytically and is independent on the number of rules or the network traffic characteristics. With the use of available parts the throughput of 266 million packets per second can be achieved. Additional three algorithms (PFCA, PCCA, MSPCCA) that follow in this thesis are designed to lower the memory requirements of the first one without compromising the speed. The second algorithm lowers the memory size by 11 % to 96 %, depending on the rule set. The disadvantage of low stability is removed by the third algorithm, which reduces the memory requirements by 31 % to 84 %, compared to the first one. The fourth algorithm combines the third one with the older approach and thanks to the use of several techniques lowers the memory requirements by 73 % to 99 %.
|
|
Důvěra a reputace v distribuovaných systémech
Samek, Jan ; Návrat,, Pavol (oponent) ; Šafařík,, Jiří (oponent) ; Hanáček, Petr (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá problematikou modelování důvěry v distribuovaných systémech, konkrétně pak více-kontextové důvěry v distribuovaných multi-agentních systémech. V současné době existuje velké množství modelů důvěry či reputace, nicméně více-kontextová vlastnost důvěry či reputace v nich není často zohledněna. Z tohoto důvodu se práce zaměřuje především na analýzu více-kontextových modelů založených na důvěře a na jejím základě stanovuje předpoklady pro nový, vlastnost více-kontextovost plně podporující, model důvěry. Stěžejní částí práce je formální návrh nového více-kontextového modelu důvěry, který je schopen vytvářet, aktualizovat a uchovávat důvěru pro různé aspekty (kontexty) jedné entity multi-agentního systému. Důvěru lze v navrženém modelu budovat jak na základě přímých zkušeností, tak i na základě doporučení a reputace. Dalším aspektem navrženého modelu je schopnost odvozovat důvěru v různé kontexty na základě znalosti důvěry v kontexty jiné, což je zajištěno vytvořením hierarchické struktury jednotlivých kontextů jedné entity. Přínosem nového modelu je především zvýšení efektivity rozhodování agentů v rámci multi-agentního systému ve smyslu schopnosti výběru optimálního partnera pro provedení transakce. Návrh modelu byl ověřen implementací prototypu multi-agentního systému, ve kterém se agenti rozhodují a jednají na základě důvěry.
|
|
Metodika aplikace testu obvodu založená na identifikaci testovatelných bloků
Herrman, Tomáš ; Plíva, Zdeněk (oponent) ; Racek, Stanislav (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá analýzou číslicových obvodů popsaných na úrovni meziregistrových přenosů. Je v ní zahrnuta pouze problematika související s testovatelností obvodových datových cest, řadičem ovládajícím tok dat těmito cestami se nezabývá. Stěžejní částí práce je návrh konceptu testovatelného bloku (TB), pomocí něhož se obvod rozdělí na části, jež jsou plně testovatelné přes jejich vstupy a výstupy, přes takzvané hraniční registry bloku nebo primární vstupy/výstupy. Přínosem nové metodiky je také redukce počtu registrů v řetězci scan, do něhož jsou zařazeny pouze hraniční registry. Segmentací obvodu dosáhneme také zjednodušení generování testu rozdělením tohoto problému na více menších částí. Navržená metodika pro identifikaci TB v číslicovém obvodu využívá dvou vybraných evolučních algoritmů operujících na formálním modelu obvodu na úrovni RT.
|
|
Extensions to Probabilistic Linear Discriminant Analysis for Speaker Recognition
Plchot, Oldřich ; Fousek, Petr (oponent) ; McCree,, Alan (oponent) ; Burget, Lukáš (vedoucí práce)
This thesis deals with probabilistic models for automatic speaker verification. In particular, the Probabilistic Linear Discriminant Analysis (PLDA) model, which models i--vector representation of speech utterances, is analyzed in detail. The thesis proposes extensions to the standard state-of-the-art PLDA model. The newly proposed Full Posterior Distribution PLDA models the uncertainty associated with the i--vector generation process. A new discriminative approach to training the speaker verification system based on the~PLDA model is also proposed. When comparing the original PLDA with the model extended by considering the i--vector uncertainty, results obtained with the extended model show up to 20% relative improvement on tests with short segments of speech. As the test segments get longer (more than one minute), the performance gain of the extended model is lower, but it is never worse than the baseline. Training data are, however, usually available in the form of segments which are sufficiently long and therefore, in such cases, there is no gain from using the extended model for training. Instead, the training can be performed with the original PLDA model and the extended model can be used if the task is to test on the short segments. The discriminative classifier is based on classifying pairs of i--vectors into two classes representing target and non-target trials. The functional form for obtaining the score for every i--vector pair is derived from the PLDA model and training is based on the logistic regression minimizing the cross-entropy error function between the correct labeling of all trials and the probabilistic labeling proposed by the system. The results obtained with discriminatively trained system are similar to those obtained with generative baseline, but the discriminative approach shows the ability to output better calibrated scores. This property leads to a better actual verification performance on an unseen evaluation set, which is an important feature for real use scenarios.
|
|
OPTIMIZATION OF ALGORITHMS AND DATA STRUCTURES FOR REGULAR EXPRESSION MATCHING USING FPGA TECHNOLOGY
Kaštil, Jan ; Plíva, Zdeněk (oponent) ; Vlček, Karel (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
This thesis deals with fast regular expression matching using FPGA. Regular expression matching in high speed computer networks is computationally intensive operation used mostly in the field of the computer network security and in the field of monitoring of the network traffic. Current solutions do not achieve throughput required by modern networks with respect to all requirements placed on the matching unit. Innovative hardware architectures implemented in FPGA or ASIC have the highest throughput. This thesis describes two new architectures suitable for the FPGA and ASIC implementation. The basic idea of these architectures is to use perfect hash function to implement transitional function of deterministic finite automaton. Also, architecture that allows the user to introduce small probability of errors into the matching process in order to reduce memory requirement of the matching unit was introduced. The thesis contains analysis of the effect of these errors to overall reliability of the system and compares it to the reliability of currently used approach. The measurement of properties of regular expressions used in analysis of the traffic in modern computer networks was performed in the thesis. The analysis implies that most of the used regular expressions are suitable for the implementation by proposed architectures. To guarantee high throughput of the matching unit new algorithms for alphabet transformation is proposed. The algorithm allows to transform the automaton to accept several input characters per one transition. The main advantage of the proposed algorithm over currently used solutions is that it does not have any limitation over the number of characters that are accepted at once. Implemented architectures were compared with the current state of the art algorithm and 200MB memory reduction was achieve
|
|
Optimalizace sledování síťových toků
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Matoušek, Radomil (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá optimalizací sledování síťových toků. Sledování síťových toků spočívá ve sledování jejich stavu a je klíčovou úlohou pro řadu síťových aplikací. S každým příchodem paketu je nutné aktualizovat hodnoty stavu, což zahrnuje přístupy do paměti. Vzhledem k vysoké propustnosti linek a obrovskému množství souběžných toků hraje přístup do paměti kritickou roli ve výkonnosti stavového zpracování síťového provozu. Tento problém se řeší různými technikami. Tyto techniky ale ve výsledku vždy požadují, aby nejblíže zpracování provozu byla nasazena paměť s nízkou odezvou, cache toků, schopná vyřídit všechny přístupy. Cache toků má proto omezenou kapacitu a její efektivní správa má zásadní vliv na výkonnost a výsledky zpracování síťového provozu. Vzhledem ke specifikům síťového provozu nemusí být stávající správy vhodné pro správu cache toků. Disertační práce se proto zabývá automatizovaným vývojem správy cache na základě reálného provozu dané sítě. Automatizace vývoje správy cache toků je realizována pomocí genetického algoritmu. Genetický algoritmus vyvíjí nová řešení a hodnotí je simulací nad vzorkem provozu z různých sítí. Navržený postup je ověřen na vývoji správ pro dva problémy. Prvním problémem je vývoj správy, která bude vykazovat celkově nízký počet výpadků stavů z cache toků. Druhým problémem je vývoj správy, která bude vykazovat velmi nízký počet výpadků u velkých toků. Optimalizace zakódování správy a experimenty s parametry genetického algoritmu ukázují, že je možné nalézt správy cache toků, které jsou optimalizované pro specifika daného nasazení. Nově vyvinuté správy poskytují lepší výsledky než ostatní testované správy. Z hlediska snížení celkového počtu výpadků je vyvinuta správa, která snižuje počet výpadků na konkrétní datové sadě až o deset procent vůči nejlepší porovnávané správě. Z pohledu snížení počtu výpadků u velkých toků je dosaženo vyvinutou správou až dvojnásobného snížení výpadků. Většina velkých toků (více než 90%) nezaznamenala při použití vyvinuté správy dokonce ani jeden výpadek. Rovněž během záplav nových toků, které se v síťovém provozu vyskytují v souvislosti se skenováním sítí a útoky, se ukazují velmi dobré vlastnosti vyvinuté správy. V rámci práce je rovněž navrženo rozšíření správy o využití doplňkové informace ze záhlaví příchozích paketů. Výsledky ukazují, že kombinací této informace lze počet výpadků u správ dále snižovat.
|
|
Produktové portfolio cestovního ruchu pro seniory ve Strakonicích
MELKOVÁ, Šárka
Cílem této bakalářské práce bylo zhodnocení primární a sekundární nabídky produktů cestovního ruchu ve Strakonicích. Analyzovat segment seniorů, zhodnotit úroveň poskytovaných služeb cestovního ruchu ve Strakonicích a navrhnout opatření ke zlepšení stavu. K analýze současného stavu Strakonic sloužila primární a sekundární data. Primární data byla získána z dotazníkového šetření, jehož výsledky jsou v práci zpracovány. Z dotazníkového šetření byla dále získána analýza segmentu seniorů. Výsledky výzkumu jsou shrnuty v syntéze výsledků a poznatků. Na základě výsledků dotazníkového šetření byla navržena opatření, která by přispěla k rozvoji cestovního ruchu ve Strakonicích. Pro zlepšení současného stavu byly navrženy úpravy Infocentra pro seniory, konkrétně vybudovat bezbariérový přístup pomocí pojízdného schodišťového křesla a nový reklamní poutač. Dále byl navržen bezbariérový přístup a více bezpečných laviček také na autobusovém nádraží ve Strakonicích. Poslední návrh se týká nákupu elektrokol.
|
|
Pohybová aktivita v prevenci dětské obezity
VRTALOVÁ, Jana
Diplomová práce je zaměřená na děti, a to konkrétně na žáky osmých a devátých tříd základní školy. Obezita má na svědomí více lidských životů než světové války a pokud chceme tuto epidemii obezity a problémy spojené s inaktivitou minimalizovat, musíme začít tam kde je to nejefektivnější a to u dětí. Hlavním cílem práce je zmapovat pohybovou aktivitu ve vybraném souboru žáků. Dílčím cílem je zjistit prevalenci nadváhy a obezity ve zkoumaném souboru žáků pomocí somatometrických měření ve vybrané lokalitě. Dalším dílčím cílem je zjistit kolik rodičů dětí v minulosti sportovalo nebo sportuje. Posledním cílem je připravit edukační materiál pro žáky o důležitosti pohybové aktivity. Práce je rozdělena do dvou částí - na část teoretickou a praktickou. Teoretická část byla zpracována formou sekundární analýzy dat. Zdroje dat a informací pocházely z České republiky i zahraničí ve formě odborných publikací, časopisů a elektronických zdrojů. Obsah teoretické části je zaměřen na vysvětlení pojmů, jako je obezita, její následky, komplikace, způsoby prevence obezity, pohybová aktivita, druhy vhodné pohybové aktivity a její účinky na lidský organismus. Osobitou částí je kapitola pojednávající o mýtech v obezitě - některé z nich jsou skutečně překvapující. Druhá část práce je částí praktickou a zahrnuje vlastní výzkum. Šetření probíhalo na základní škole Komenského alej v Žatci u žáků osmých a devátých tříd. Soubor představoval 107 žáků. Výzkum byl realizován jako kvantitativní šetření doplněné o měření somatometrických ukazatelů. Sběr dat byl realizován pomocí vlastního nestandardizovaného dotazníku. Dotazník obsahoval 14 otázek a dvě kolonky oddělené čarou pro zaznamenání přesné váhy a výšky. Tyto údaje jsme zjišťovali, v předem domluvené termíny.
|
|
Přenosná dětská obrna a současné problémy její eradikace
PETRÁŇOVÁ, Monika
Diplomová práce se zabývá problematikou přenosné dětské obrny a současných problémů její eradikace. Přenosná dětská obrna je vysoce infekční onemocnění, virového původu. Nejúčinnější formou ochrany před onemocněním je očkování. Hlavním cílem práce bylo zjistit, jaké jsou současné hlavní problémy surveillance přenosné dětské obrny v Plzeňském kraji. V závislosti na hlavním cíli byly stanoveny dílčí cíle: zjistit povědomí praktických dětských lékařů o principech surveillance poliomyelitidy s důrazem na diagnostiku a hlášení případů akutních chabých paréz a dále zjistit kvalitu spolupráce místně příslušného orgánu ochrany veřejného zdraví a praktických dětských lékařů v oblasti surveillance poliomyelitidy. Práce je rozdělena na dvě části, na část teoretickou a praktickou. Praktická část byla zpracována kvalitativní metodou pomocí polostrukturovaných rozhovorů s praktickými dětskými lékaři a s místně příslušným orgánem ochrany veřejného zdraví. Výzkumu se zúčastnilo 9 praktických dětských lékařů a jeden pracovník orgánu ochrany veřejného zdraví z Plzeňského kraje s průměrnou délkou praxe 20 let. Výsledná data byla následně vyhodnocena metodou kódování a rozdělena do schémat podle Švaříčka a Šeďové (2007). Na základě stanovených cílů byly definovány tři výzkumné otázky: VO1: Jaké problémy surveillance přenosné dětské obrny staví praktičtí dětští lékaři na přední místa? VO2: Kolik případů akutních chabých paréz praktičtí dětští lékaři evidují a následně hlásí příslušnému orgánu ochrany veřejného zdraví? VO3: Jaká je kvalita spolupráce mezi praktickými dětskými lékaři a místně příslušným orgánem ochrany veřejného zdraví? Z výzkumu vyplynulo, že problémem surevillance poliomyelitidy je podle praktických dětských lékařů odmítání očkování a s ním spojená snižující se proočkovanost populace. Dalším nejčastěji uváděným problémem byla migrace obyvatelstva a související problémy v doočkování. Dále bylo zjištěno, že žádný praktický dětský lékař ve své ordinaci neeviduje ani nehlásí případy akutních chabých paréz. Pouze jeden dotazovaný pediatr se před 10 lety setkal s akutní chabou parézou (dále jen "ACHP"). Ze zjištěných informací také vyplývá odpověď na poslední výzkumnou otázku. Více než polovina dotazovaných se shodla, že spolupráce ohledně této problematiky zatím není. Ovšem čtyři dotazované tvrdí, že spolupráce je na vysoké úrovni a velmi kvalitní.
|
|
Lze u pacientů s AML indikovaných k nepříbuzenské transplantaci provádět v klinické praxi výběr nepříbuzných dárců na základě KIR genotypů?
FRYČOVÁ, Michaela
Akutní myeloidní leukémie (AML) je agresivní maligní onemocnění, kdy pro většinu pacientů je jedinou kurativní léčbou alogenní transplantace krvetvorných buněk (aloTKB). Kromě reakce štěpu proti hostiteli je základním limitujícím faktorem úspěšnosti transplantace relaps onemocnění. Podle několika nedávno publikovaných studií mohou být výsledky transplantací u pacientů s AML kromě HLA genů ovlivněny i dalšími, tzv. non-HLA geny. Obzvláště roste počet důkazů vlivu genů KIR (Killer-cell Immunoglobulin-like Receptors) dárce na ochranu před relapsem po transplantaci. HLA a KIR geny jsou kódovány na různých chromozomech (HLA-6. chromozom a KIR 19. chromozom), tudíž se segregují nezávisle a HLA shodní dárci s příjemce mají obvykle různé složení KIR genů. Cooley et al. (2010) doložil, že specifické složení motivů centromerních a telomerních B haplotypů KIR genů přispívá k ochraně před relapsem a zvyšuje šanci na úplné vyléčení AML. V případech kdy existuje více HLA shodných nepříbuzných dárců (UD) by pak logicky kompozice KIR genů u jednotlivých dárců mohla být kritériem výběru toho nejvhodnějšího, tedy toho s největším potenciálem protekce před relapsem. Na základě této studie a dalších dat byla zahájena genetická typizaci KIR u potenciálních dárců, pokud bylo možné volit z několika 10/10 nebo 9/10 HLA shodných UD u daného pacienta. Genotypizace byla prováděna metodikou PCR-SSP pomocí komerčně dostupných kitů. Byla provedena genová typizace 160 nejlépe shodných HLA dárců pro 55 vybraných pacientů s AML. Přítomnost KIR haplotypů A a B stejně jako jejich kombinací byla určena z druhu a počtu genů KIR. Všechny genotypy byly zadány do kalkulátoru, který umožňuje zadání až pěti potenciálních dárců a získání jejich přiřazení do jedné z 3 skupin dle obsahu KIR B. Skupiny, "neutrální", "lepší", "nejlepší", odkazují na příslušnou ochranu proti relapsu. Genová typizace KIR při hledání dárců odhalila 43 dárců s AA haplotypy, 90 dárců s AB haplotypy a 27 dárců s BB haplotypy. Po přiřazení stavů přítomnosti KIR B bylo objeveno 107 "neutrálních" dárců, 35 "lepších" dárců a 18 "nejlepších" dárců. U 40 (~73%) pacientů byli k dispozici dárci s různými stavy přítomnosti KIR B. Tito pacienti představují skupinu pacientů, kde by mohlo být použito výběrové kritérium přítomnosti KIR B genu u dárce. Potvrdila jsem, že dodatečný výběr HLA shodného nepříbuzného dárce na základě obsahu KIR B genů je proveditelný. Výběr takového dárce může zlepšit transplantační výsledky u pacientů s AML.
|
host ::
