一种针对Virtex-7加密位流的侧信道分析方法

随着FPGA在商业、国防等领域的广泛应用,出现了很多针对FPGA的攻击方法,电路安全性面临着极大挑战。为了进一步研究FPGA的安全机制,文章介绍了一种新的侧信道分析(SCA)方法,并首次在Xilinx Virtex-7芯片上分析了加密位流在加载过程中存在的安全漏洞。相比之前的攻击目标,Virtex-7芯片规模更大,采集的信号信噪比更低,攻击难度更大。之前的研究使用的是SASEBO或SAKURA这类专为SCA设计的测试板,而该文的分析是第一个在Xilinx官方评估板上进行的实例,由于官方评估板不是针对侧信道信号采集设计的电路板,因此需要经过处理才能获得足够的信噪比。使用电磁辐射作为侧信道测量值,在80万条电磁曲线内就能够获得一组密钥。通过密钥解密,得到明文位流,攻击者就能够对FPGA进行逆向分析、克隆等操作,从而影响FPGA的安全。

一种低输入要求的高精度随机计算乘法器

针对传统随机计算乘法输出精度受输入比特流之间相关性影响的问题,提出一种对相关性不敏感的高精度乘法器。首先,通过编码权重的转换和输入的组合,建立了乘法计算模型;其次,针对随机计算乘法电路的缩放输出问题,设计了非缩放优化电路并提高了计算精度;最后,分别使用多种分布比特流作为输入,验证了乘法器对比特流的适应情况。通过引入比特翻转并进行高斯滤波实验,验证了乘法器的有效性和容错性。仿真结果表明:与传统随机计算乘法器相比,该乘法器提高了54.8%的精度,节省了47.49%的面积;与二进制乘法器相比,节省了82.50%的面积。

一种基于管理信息库数据分析的数字电视前端全链路监测系统设计

江苏有线无锡分公司针对市县三级播控整合完成后的监测需求,开发了数字电视前端设备及码流调度监测系统。研究在不添加第三方监测设备、保证系统安全的前提下,立足设备自身能力,深挖设备管理信息库,利用系统自带的简单网络管理协议,重构监测逻辑,做到全链路实时监测、网元全覆盖、无监测盲点,以此来构建市县一体的安播联动新体制。

一种Virtex系列FPGA配置数据无损压缩算法

随着FPGA规模大幅度提高,配置数据的规模也迅速增加,从而导致FPGA重构时间的增加,并使得存储多个配置的存储器成为基于FPGA的嵌入式系统成本的最大因素.针对Virtex系列FPGA配置数据的结构特点,提出了一种基于LZW改进的配置数据压缩算法,并通过数字信号处理领域和数字通信领域的5个常用模块进行验证,取得了显著的压缩效果.

基于视觉显著计算的视频流媒体渐进式表达方法

为了有效解决视频流媒体传输网络带宽、播出视频质量和用户实时性访问之间的矛盾,本文提出了一种基于视觉显著计算的视频流媒体渐进式表达方法.在视频内容分析和理解的基础上,首先进行场景分类和视觉敏感区域提取;然后根据编码信息确定视频序列中各帧的重要性,估计帧内片层数据重要性;最后基于视觉显著计算的结果提出一种适应网络带宽和质量可伸缩的视频流媒体渐进式表达方法.采用中粒度质量可伸缩(MGS)编码,在模拟网络测试平台上分别针对集中式和分散式视觉敏感区域视频序列进行实验研究,实验结果验证了本文提出的基于视觉显著计算的视频流媒体渐进式表达方法的正确性和有效性.

一种FPGA上防重放攻击的远程比特流更新协议的分析改进

Devic等提出的防重放攻击的远程比特流更新协议在密钥分发、密钥更新和存储方面具有较低的效率。提出了一种改进协议,它利用密钥链取得请求密钥和确认密钥。改进协议可有效提高密钥管理的效率,降低协议参与方的存储负担。分析表明,改进协议满足机密性和完整性,且能够防止重放攻击。

几种典型图象编码标准及其Qos评估

多媒体通讯系统最终目标是满足用户各种各样的Qos要求。文章针对几种典型的图象编码标准，如ITU的H．261、H．263以及ISO／IEC的MPEG1、MPEG2等，从Qos的角度，比较了它们不同的比特流结构和编码方案，主要包括算法、压缩比特流结构以及性能测试等，最后给出了实验结果和分析。这些比较和分析有助于系统设计人员选择适当编码标准，以便满足用户和系统特定的Qos要求。

一种可重构计算平台中的远程比特流安全更新方案

针对可重构计算平台的远程比特流更新中如何防止信息被篡改和重放攻击的问题,提出了可重构计算平台中的远程比特流安全更新方案.该方案在远程更新配置端采用部分加密策略加密比特流并计算MAC值,通过以太网将信息发往可重构计算平台,经控制单元验证其完整性后,将加密的比特流和MAC值放入安全配置器中,最后FPGA加电并向控制单元请求获取比特流,从而完成远程比特流的安全更新.分析表明,该方案能够保证更新比特流的完整性和机密性,并能防止重放攻击.

FPGA动态部分重构的研究及位流信息重构的实现

FPGA动态部分重构是目前可重构系统发展领域的一大研究热点。本文首先分析了基于模块和基于差异的动态部分重构的特点,然后提出了一种基于FPGA位流文件的动态重构方法,它能够克服原有重构技术的局限性。最后对该技术下FPGA信息重构的实现进行了验证。

基于支持向量回归的无参考MS-SSIM视频质量评价模型

多尺度结构相似度(multi-scale structural similarity,MS-SSIM)是一种常用的全参考视频质量评价准则,由于评价时需要原始视频作为参考,因此无法用于实时的网络视频质量评价中,故提出一种基于H. 264码流的无参考MS-SSIM视频质量评价模型.该模型从H. 264码流中提取出I帧和P帧的编码模式、运动矢量等参数,然后对这些参数进行统计分析,来表征视频的纹理丰富程度和运动剧烈与复杂程度;结合量化参数等信息构成码流特征参数集,使用支持向量回归(support vector regression,SVR)方法建立码流特征参数和MS-SSIM之间的映射关系模型,用于预测H. 264码流的MS-SSIM视频质量度量.该模型只使用从H. 264码流中提取的编码参数,无须原始的参考视频,也无须对视频进行解码.与现有的无参考码流预测模型相比,该模型可以获得更高的预测精度.

使用FPGA设计高可靠SpaceWire路由器

为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)型现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的SpaceWire路由器设计方法。路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于位流重定位的动态部分刷新技术修复系统中发生的软故障,并提出一种基于工作输入和健康现态的实时状态同步方法,以确保故障模块修复后的状态与其他模块同步。因此,该系统能够进行错误掩蔽和自我修复。在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板ML507上对所提出的路由器系统结构和设计方法进行实现和验证。实验结果表明,路由器的可靠性和可用性显著增加,且系统的实时性很好,能保证路由器在整个工作过程中提供正常服务而不会引起系统功能中断或延迟;位流重定位技术的采用将所需存储空间减少三分之二,同时也降低了原始位流本身故障的可能性。

渐进图像传输的不等差错保护

通过分析渐进图像传输最优化不等差错保护的必要条件,得出编码后的码流重要性仍然单调递减的结论,并给出了解码端重建图像的失真范围。本文的研究结果对渐进图像传输系统的设计具有重要的指导意义。

可伸缩视频码流的熵编码组合优化方法

分析可伸缩视频编码系统中由嵌入式零树编码生成的码流特征,提出一种利用最优预测估计思想将算术编码和游程编码相结合,实现熵编码优化的新方法。实验结果表明,该方法比传统自适应算术编码的效率提高了10%左右,达到了进一步压缩数据的目的。

位流运算研究及应用

提出了运用数字电路技术直接处理一位Σ-△编码位流信号的新方法。首先,提出了处理位流编码的2个基本模块:位流加法器和乘法器;然后,利用基本模块可以方便组成积分器、滤波器等电路。研究了位流加法器和乘法器的基本原理,提出了可实现电路。采用位流信号直接处理器,可以避免在位流信号和多位信号之间的转换;其次,可以有效地节约信号的物理布线;最后,位流处理器具有比Nyquist采样率处理器更少的硬件电路资源。直流电机PI控制仿真实验表明:该电路可行、具有很高的效率。

基于双码流的分布式音视频系统设计

随着音视频信号处理技术、信息技术、网络技术的快速发展,音视频的展现形式多种多样,同时人们对音视频的传播方式、传播质量、传播时延等也有了越来越高的要求。文章介绍了基于双码流的分布式音视频系统,在设计过程中需要重点考虑的技术要点,并对分布式音视频的系统架构、关键技术等进行了分析。

使用位流重定位与差异配置在线演化数字系统

利用位流重定位与差异配置技术对现有基于动态部分重构的演化硬件实现方法进行改进,以解决其演化复杂电路时位流存储开销大和演化速度慢的问题。利用Xilinx早期获取部分重构技术,定制能实现位流重定位的可演化IP核。原始位流文件经设计形成算子核位流库存于外部CF卡上,方便系统调用。将现场可编程门阵列片内软核处理器Micro Blaze作为演化控制器,采用染色体差异配置技术,在线实时调节可演化IP核的电路结构,构成基于片上可编程系统的自演化系统。以图像滤波器的在线演化设计为例,在Virtex-5现场可编程门阵列开发板ML507上对系统结构和演化机制进行验证,结果表明,所提演化机制能有效节省位流存储空间,提高演化速度。

基于改进k-均值算法的未知协议比特流聚类

对协议未知条件下比特流数据集的聚类是进一步开展未知协议识别的基础。从比特流的统计特征出发,提出了三种协议不相关的比特流特征参数:压缩率、汉明重和游程频数。针对k-means算法对初始聚类中心的敏感问题,提出了一种基于距离累加和的初始聚类中心选择方法,并采用k-均值算法对实际采集的比特流数据集进行了聚类。实验结果表明,所定义的特征参数可有效用于未知协议比特流聚类,提出的初始聚类中心选择方法可以提高k-均值算法的稳定性和执行效率。

基于关键帧的开环-闭环混合FGS编码框架

为提高FGS的编码效率，提出了一种基于关键参考帧的开环一闭环混合FGS编码框架．对非关键帧采用单预测环路的开环结构，以提高编码效率；周期性地插入一些使用双预测环路闭环结构的关键帧，以控制开环结构导致的预测漂移．此外，为更好地利用带宽，提出了一种相应的码流截取方式，将码率优先分配给对序列整体质量贡献更大的关键帧．实验结果表明，较之JVT SVC中的AR—FGS，混合FGS编码框架在极宽的码率范围内提高了编码效率，PSNR值平均提高了1—2dB．