|
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 %.
|
|
Subspace Modeling of Prosodic Features for Speaker Verification
Kockmann, Marcel ; Kenny, Patrick (oponent) ; Nöth, Elmar (oponent) ; Černocký, Jan (vedoucí práce)
The thesis investigates into speaker verification by means of prosodic features. This includes an appropriate representation of speech by measurements of pitch, energy and duration of speech sounds. Two diverse parameterization methods are investigated: the first leads to a low-dimensional well-defined set, the second to a large-scale set of heterogeneous prosodic features. The first part of this work concentrates on the development of so called prosodic contour features. Different modeling techniques are developed and investigated, with a special focus on subspace modeling. The second part focuses on a novel subspace modeling technique for the heterogeneous large-scale prosodic features. The model is theoretically derived and experimentally evaluated on official NIST Speaker Recognition Evaluation tasks. Huge improvements over the current state-of-the-art in prosodic speaker verification were obtained. Eventually, a novel fusion method is presented to elegantly combine the two diverse prosodic systems. This technique can also be used to fuse the higher-level systems with a high-performing cepstral system, leading to further significant improvements.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (oponent) ; Sojka, Eduard (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
Detection of objects in computer vision is a complex task. One of most popular and well explored approaches is the use of statistical classifiers and scanning windows. In this approach, classifiers learned by AdaBoost algorithm (or some modification) are often used as they achieve low error rates, high detection rates and they are suitable for detection in real-time applications. Object detection run-time which uses such classifiers can be implemented by various methods and properties of underlying architecture can be used for speed-up of the detection. For the purpose of acceleration, graphics hardware, multi-core architectures, SIMD or other means can be used. The detection is often implemented on programmable hardware. The contribution of this thesis is to introduce an optimization technique which enhances object detection performance with respect to an user defined cost function. The optimization balances computations of previously learned classifiers between two or more run-time implementations in order to minimize the cost function. The optimization method is verified on a basic example -- division of a classifier to a pre-processing unit implemented in FPGA, and a post-processing unit in standard PC.
|
|
Analýza stiff soustav diferenciálních rovnic
Šátek, Václav ; Dalík, Josef (oponent) ; Horová, Ivana (oponent) ; Kunovský, Jiří (vedoucí práce)
Řešení tuhých ("stiff") soustav diferenciálních rovnic patří i v současné době stále mezi komplikované úlohy. Základním problémem je přesná definice tuhých systémů. Jednoznačná definice tuhých systémů stále neexistuje. Problémem je dále i detekce tuhých systémů diferenciálních rovnic. K řešení se v praxi využívají implicitní numerické metody nižších řádů, jejichž oblasti stability jsou relativně velké. Ve své práci se zabývám numerickým řešením obyčejných diferenciálních rovnic především numerickým výpočtem využívajícím metody Taylorovy řady. Analyzuji vznik tuhosti jednotlivých systémů diferenciálních rovnic, ukazuji možnou náhradu některých tuhých systémů ekvivalentními systémy bez tuhosti. Dále zkoumám možnost detekce tuhých systémů pomocí členů explicitní Taylorovy řady, zaměřuji se na stabilitu explicitní a implicitní Taylorovy řady. V závěru práce experimentálně ověřuji možnosti řešení tuhých systémů s využitím implicitní Taylorovy řady, zkoumám vhodnost použití víceslovní aritmetiky a navrhuji vhodný paralelizovatelný algoritmus implicitní Taylorovy řady s rekurentním výpočtem členů a Newtonovou iterační metodou (ITMRN).
|
|
Síťová architektura a propojování vestavěných systémů
Trchalík, Roman ; Drábek, Vladimír (oponent) ; Srovnal, Vilém (oponent) ; Švéda, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje architektuře vestavěných systémů. Shrnuje současný stav přijatých standardů z rodiny IEEE 1451, které se zabývají vytvářením prostředí pro senzory a jejich zapojení do různých komunikačních sítí. Tyto standardy popisují otevřenou a síťově nezávislou komunikační architekturu pro systém založený na senzorech. Těžištěm práce jsou architektury uvedené jako případové studie, které mohou být využity jako návrhové vzory vestavěných aplikací demonstrované na bezdrátové technologii ZigBee vhodné pro malá zařízení s velmi nízkou spotřebou elektrické energie. Na základě těchto studií jen navržena univerzální brána, která umožňuje aplikační propojení koncových uzlů z různých bezdrátových architektur určených pro senzorové sítě. Práce se dále zabývá modifikováním směrovacího protokolu v síti ZigBee s cílem snížit spotřebu elektrické energie na přenos jednoho datového paketu.
|
|
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.
|
| |
|
Vztah mezi petrografickými charakteristikami a vybranými technologickými vlastnostmi klastických sedimentárních hornin pro výrobu drceného kameniva
Čermák, Martin ; Přikryl, Richard (vedoucí práce) ; Krutilová, Kateřina (oponent)
Tato diplomová práce se zaměřila na nalezení a popsání vztahů mezi petrologicko-strukturními charakteristikami a technologickými hodnotami, které charakterizují vlastnosti drceného kameniva. Pro tento záměr byl vybrán soubor hornin z geologické oblasti kulmu v České republice. Konkrétně se jedná o oblast Nízkého Jeseníku a Drahanské vrchoviny. Konkrétní lokality byly vybrány na základě současné těžební činnosti a zároveň tak, aby reprezentovaly různá souvrství. Bylo tedy vybráno šest lokalit: Kobylí, Chabičov a Bělkovice, které reprezentují hornobenešovské souvrství Nízkého Jeseníku, Valšov, který zastupuje andělskohorské souvrství a lokality Nová Ves a Loštice, které reprezentují protivanovské souvrství Drahanské vrchoviny. Z lokality Loštice byly odebrány dva vzorky. Konkrétně z druhé etáže, kde se produkuje druhořadý materiál a ze třetí etáže, kde se produkuje kvalitní kamenivo. Vzorky byly nejprve podrobeny detailnímu petrologickému zkoumání s cílem popsat a vymezit hlavní horninotvorné minerály. K tomuto posloužilo mikroskopické studium výbrusů pomocí standardního optického mikroskopu. Pro pozorování pórových prostor byla použita UV lampa a výbrusy nasycené fluorescenční látkou. Ve všech vzorcích byla zjištěna přítomnost klastů křemene, živců, horninových úlomků, slíd. Dále byl zjištěn...
|
|
Doped DLC coatings for biomedical applications
Písařík, Petr
Nowadays there are materials having excellent properties for use in medicine (Diamond-like carbon, Hydroxyapatite, …). Diamond-like carbon (DLC) is a metastable form of amorphous carbon containing bonded carbon atoms of sp2 and sp3 hybridized orbital. DLC layers are semiconductors with high mechanical hardness, chemical inertness, low coefficient of friction, high thermal conductivity, good electrical and optical properties, biocompatibility and no cytotoxicity. All properties of the films are not always ideal, so it is necessary to modify the layer. One example of how to modify the properties of thin layers are dopations. The incorporation of dopants in films may lead to greater multifunctionality and much improved properties. Most modifications were made to modify contact angle and surface energy, to reduce internal stresses, to decrease surface roughness, coefficient of friction or wear....
|
|
Exprese vybraných proteinů spermií u mužů s normálním a patologickým spermiogramem za použití monoklonálních protilátek
Pěknicová, Jana ; Čapková, Jana ; Dorosh, Andriy ; Margaryan, Hasmik ; Kubátová, Alena ; Děd, Lukáš
Nedávné studie ukázaly že neplodnost v lidské populaci postihuje odhadem 15% párů v reprodukčním věku. Mužská neplodnost je primární příčinou u 60% těchto případů. Z těchto důvodů jsme analyzovali povrchové a akrozomální proteiny spermií u mužů s normálním a patologickým spermiogramem. Zjistili jsme že intra-akrozomální proteiny: TERA, GAPDHS, PRKAR2A, které lze analyzovat pomocí našich monoklonálních protilátek , jsou rozdílně exprimovány u zdravých mužů a mužů s asthenozoospermií a to se signifikantně sníženou expresí u asthenozoospermie. tyto proteiny se účastní energetického metabolismu a apoptózy buněk a některé z nich i vazby na vajíčko - mají tedy důležitou roli v reprodukci. Na druhou starnu nebyly zjisštěny statisticky významné rozdíly v expresi povrchových proteinů (Appolipoprotein J, Semenogelin). Naše závěry ukazují že asthenozoospermie jako komplexní poruch apermatu je často v kombinaci s jinými patologickými stavy, které nejsou diagnostikovány základní analýzou spermatu. Monoklonální protilátky jsou tak vhodným nástrojem pro detekci proteinů spojených s patologií spermií ve spermatu s nízkou pohyblivostí spermií. Obecně, monoklonální protilátky proti proteinům spermie jsou vhodným nástrojem k detekci kvality spermií v reprodukční medicíně.
|
host ::
