基于高可靠R80515的控制流检测算法研究
发布时间：2021-05-12 12:56
当前,微处理器正越来越多地被应用于各种恶劣环境中,但是高能粒子产生的单粒子效应会对微处理器的正常工作产生影响,尤其对应用在太空环境中的微处理器而言,影响更严重,成为其可靠性降低的首要因素,而本文所研究的控制流检测技术正是防止和克服由于单粒子效应而造成程序错误运行的有效手段。目前控制流检测有纯软件和软硬件结合两种方式,纯软件控制流检测方式处理灵活,不受硬件的限制适合在不同硬件平台下应用,但系统开销大。而软硬件结合控制流检测方法具有系统开销小、软件部分负担少等特点,有很广阔的应用前景。国防科大研发的高可靠R80515芯片具有多重硬件加固功能,并支持软硬件结合的控制流检测。本文基于高可靠R80515展开软硬件结合控制流检测算法的研究。本论文首先介绍控制流检测理论和常用的控制流检测算法,着重阐述和分析了汇编级控制流检测方法CFCSS（control flow checking bv softwaresignatures）,详细描述了CFCSS的控制流检测原理、签名值分派算法、控制流检测过程等技术细节,并指出CFCSS控制流检测算法存在的混淆和多共享扇入等问题,还对CFCSS算法不能检测的控制流...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 单粒子翻转效应介绍
1.3 国内外控制流检测的研究现状
1.4 主要研究工作及内容安排
第2章 高可靠R80515平台简介
2.1 R80515介绍
2.2 R80515的整体加固方案
2.3 R80515对控制流检测的支持
2.4 R80515对保存与恢复的支持
2.5 本章小结
第3章 控制流检测理论
3.1 控制流检测的基本原理
3.1.1 控制流错误
3.1.2 控制流检测
3.2 控制流检测技术的分类
3.3 控制流检测的常用算法
3.3.1 软硬结合的控制流检测方法
3.3.2 纯软件控制流检测方法
3.4 本章小结
第4章 CFCMAS控制流检测算法
4.1 纯软件控制流检测算法CFCSS介绍
4.1.1 运行时的签名
4.1.2 运行时调整签名
4.1.3 CFCSS算法
4.2 CFCSS算法中存在的问题
4.2.1 混淆现象
4.2.2 共享多扇入问题优化后可解的情况
4.2.3 共享多扇入问题优化后无解的情况
4.3 CFCMAS算法
4.3.1 CFCMAS算法总体思想
4.3.2 CFCMAS中基于汇编码的基本块划分
4.3.3 CFCMAS分派签名值
4.3.4 CFCMAS中运行时签名和多调整签名
4.3.5 CFCMAS算法与高可靠R80515硬件平台的配合
4.3.6 CFCMAS控制流检测流程及算法描述
4.4 本章小结
第5章 基于SDCC编译器的CFCMAS算法实现
5.1 CFCMAS控制流检测单元在SDCC中的位置
5.2 CFCMAS控制流检测单元设计和实现
5.2.1 数据结构设计
5.2.2 控制流分析的主要流程
5.3 本章小结
第6章 CFCMAS算法的性能及实验数据分析
6.1 CFCMAS算法的实验及性能分析
6.1.1 空间开销和时间开销的对比分析
6.1.2 检错能力和恢复能力的对比分析
6.2 CFCMAS算法的改进方案
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩展块的星载软件控制流容错评价方法[J]. 康晓军,王劲强,王芸. 航天返回与遥感. 2007(03)
[2]并发控制流检测技术综述[J]. 吴艳霞,顾国昌,付岩,程立新. 计算机科学. 2007(07)
[3]一种软件实现的程序控制流错误检测方法[J]. 李爱国,洪炳熔,王司. 宇航学报. 2006(06)
[4]数据流相关软件故障的静态检测[J]. 张广梅,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005(11)
[5]C程序类型隐式转换漏洞的静态检测[J]. 吕维梅,刘坚. 计算机工程与应用. 2005(11)
[6]动态内存错误的静态检测[J]. 张广梅,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005(03)
[7]动态存储错误的静态检测方法研究[J]. 石峰,刘坚. 计算机工程与应用. 2004(19)
[8]数组越界软件测试系统的设计与实现[J]. 高传平,宫云战. 装甲兵工程学院学报. 2004(02)
[9]软件代码的防篡改技术[J]. 沈海波,史毓达. 武汉科技学院学报. 2004(05)
[10]以基本块为单位的非顺序指令预取[J]. 沈立,戴葵,王志英. 计算机工程与科学. 2003(04)
硕士论文
[1]航天微电子器件单粒子翻转研究[D]. 张新.中国原子能科学研究院 2002
本文编号：3183457
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 单粒子翻转效应介绍
1.3 国内外控制流检测的研究现状
1.4 主要研究工作及内容安排
第2章 高可靠R80515平台简介
2.1 R80515介绍
2.2 R80515的整体加固方案
2.3 R80515对控制流检测的支持
2.4 R80515对保存与恢复的支持
2.5 本章小结
第3章 控制流检测理论
3.1 控制流检测的基本原理
3.1.1 控制流错误
3.1.2 控制流检测
3.2 控制流检测技术的分类
3.3 控制流检测的常用算法
3.3.1 软硬结合的控制流检测方法
3.3.2 纯软件控制流检测方法
3.4 本章小结
第4章 CFCMAS控制流检测算法
4.1 纯软件控制流检测算法CFCSS介绍
4.1.1 运行时的签名
4.1.2 运行时调整签名
4.1.3 CFCSS算法
4.2 CFCSS算法中存在的问题
4.2.1 混淆现象
4.2.2 共享多扇入问题优化后可解的情况
4.2.3 共享多扇入问题优化后无解的情况
4.3 CFCMAS算法
4.3.1 CFCMAS算法总体思想
4.3.2 CFCMAS中基于汇编码的基本块划分
4.3.3 CFCMAS分派签名值
4.3.4 CFCMAS中运行时签名和多调整签名
4.3.5 CFCMAS算法与高可靠R80515硬件平台的配合
4.3.6 CFCMAS控制流检测流程及算法描述
4.4 本章小结
第5章 基于SDCC编译器的CFCMAS算法实现
5.1 CFCMAS控制流检测单元在SDCC中的位置
5.2 CFCMAS控制流检测单元设计和实现
5.2.1 数据结构设计
5.2.2 控制流分析的主要流程
5.3 本章小结
第6章 CFCMAS算法的性能及实验数据分析
6.1 CFCMAS算法的实验及性能分析
6.1.1 空间开销和时间开销的对比分析
6.1.2 检错能力和恢复能力的对比分析
6.2 CFCMAS算法的改进方案
6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩展块的星载软件控制流容错评价方法[J]. 康晓军,王劲强,王芸. 航天返回与遥感. 2007(03)
[2]并发控制流检测技术综述[J]. 吴艳霞,顾国昌,付岩,程立新. 计算机科学. 2007(07)
[3]一种软件实现的程序控制流错误检测方法[J]. 李爱国,洪炳熔,王司. 宇航学报. 2006(06)
[4]数据流相关软件故障的静态检测[J]. 张广梅,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005(11)
[5]C程序类型隐式转换漏洞的静态检测[J]. 吕维梅,刘坚. 计算机工程与应用. 2005(11)
[6]动态内存错误的静态检测[J]. 张广梅,李晓维. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005(03)
[7]动态存储错误的静态检测方法研究[J]. 石峰,刘坚. 计算机工程与应用. 2004(19)
[8]数组越界软件测试系统的设计与实现[J]. 高传平,宫云战. 装甲兵工程学院学报. 2004(02)
[9]软件代码的防篡改技术[J]. 沈海波,史毓达. 武汉科技学院学报. 2004(05)
[10]以基本块为单位的非顺序指令预取[J]. 沈立,戴葵,王志英. 计算机工程与科学. 2003(04)
硕士论文
[1]航天微电子器件单粒子翻转研究[D]. 张新.中国原子能科学研究院 2002
本文编号：3183457
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