AES算法的并发错误检测方法及其VLSI实现

提出了一种AES算法的抗差分差错分析的并发错误检测方法——二维奇偶校验方法.与原有的一维奇偶校验方法相比,该方法提供了更为优化的奇偶校验位设置,更重要的是能够同时检测水平和垂直方向上的奇数个错误,在保持了对单个错误的100%的覆盖率的同时,将对多个错误的覆盖率大大提升.由于水平和垂直校验位计算模块可以复用,因此与原有的一维奇偶校验方法相比,该方法增加的硬件开销很小,对硬件实现的关键路径和吞吐率都没有影响,是一种理想的低成本高效率的抗差分差错分析的并发错误检测方法.

一种对象粒度的Java程序并发错误检测框架

由于多线程程序执行的复杂性和不确定性,Java程序中的并发错误难以被检测和修复.不变式检测方法作为目前最为有效的检测手段,采用提取正确程序行为的方式,能自动识别程序并发错误.但是,传统的不变式检测方法基于单个字段分析程序行为,不考虑程序中的关联变量间的依赖关系,所以无法检测多个关联变量引发的并发错误.针对这一问题,本文实现了一个对象粒度的不变式检测框架OBJ-D,基于对象操作分析程序行为.OBJ-D通过记录对象的读写依赖,能反映同一对象中多个变量间的依赖关系,为检测多变量并发错误创造了条件.测试表明,在不影响训练敏感度和性能开销的前提下,OBJ-D能同时有效检测单变量和多变量引发的并发错误,并只引入很少的假阳性.

基于本体的并发错误测试工具推荐方法研究

随着并发系统测试关注度的日益提高,越来越多的并发系统测试工具不断出现。对于测试人员来说,能否正确选取并发系统测试工具也就成为了并发测试效率的决定因素之一。鉴于并发错误检测软件并不像传统测试软件那样被人们所熟知,提出一种基于本体设计的并发错误测试工具推荐方法。该方法分别根据并发错误类型、程序本身特征和用户具体需求推荐适合的并发错误测试工具,从而提高测试的效率。

基于指令级冗余的密码流处理器并发错误检测方法

自然故障与恶意故障将降低密码流处理器的可靠性与安全性。针对此情况,提出基于指令级冗余的低开销并发错误检测方法。分析密码流处理器上不同算法实现时的功能单元利用率,验证指令级冗余方法实现的可行性与高效性。提出脆弱性感知的指令复制算法,在满足性能约束条件下优先复制脆弱性高的指令。实验证明,该方法引入的硬件开销仅为1. 5%,且在相同性能开销时,对随机故障与恶意故障的检测能力优于其他指令级冗余方法。全指令复制后典型SP(AES-128)、Feistel(SMS4)、L-M(IDEA)结构算法实现性能开销分别为25.6%、17. 9%、15. 7%,对比于具有相似故障检测能力的其他指令级冗余方法,其性能开销最低。

DCT网络基于算法的并发错误检测结构

本文提出了一种离散余弦变换（ＤＣＴ）电路的并发错误检测结构，并在此基础上又提出一改进结构．ＤＣＴ采用Ｂ．Ｇ．Ｌｅ算法蝶型结构实现，检测采用的方法是基于算法的并发错误检测容错方法．结构中由于采用两组检测机制同时检测，在不增加硬件冗余的同时，使吞吐量达到１００％，且故障覆盖率提高．对所提出的结构，文中分析了系统的故障覆盖率，并给出了结论．

面向并发错误检测机制的故障灵敏度零值分析

通过研究零值分析的基本原理与故障灵敏度分析的本质,提出了针对现有并发错误检测机制安全性的通用评估模型。为减小攻击分析的复杂度,提出了一套完整的区分模型选取准则。为验证提出的故障灵敏度零值分析方法的高效性,构建了故障灵敏度分析平台,并对提出的攻击方法进行验证分析。实验结果表明,提出的零值分析方法具有计算复杂度低、准确性高、实现简单的优点。

操作系统内核并发错误检测研究进展

并发错误是程序设计语言和软件工程领域的研究热点之一.近年来,针对应用程序并发错误检测的研究已取得了很大进展.但是由于操作系统内核的并发和同步机制复杂、代码规模庞大,与应用程序级并发错误检测相比,操作系统内核的并发错误检测研究仍面临巨大的挑战.对此,国内外学者提出了各种用于操作系统内核并发错误检测的方法.首先介绍了并发错误的基本类型、检测方法和评价指标,讨论了现有的并发错误检测方法和工具的局限性;然后,从形式化验证、静态分析、动态分析和静态动态相结合4个方面,对现有的操作系统内核并发错误检测的研究工作进行了分类阐述,并作了系统总结和对比分析;最后,探讨了操作系统内核并发错误检测研究面临的挑战,并对该领域未来的研究趋势进行了展望.

一种基于并发错误模式的Java并发程序动态测试方法

并发程序中时序的不确定性导致的错误很难被检测.本文介绍了一种基于并发错误模式的多线程动态测试方法,通过在并发事件处插入线程时序改变探针,发现并发错误.本文首先介绍了出现在并发程序中的几种常见的错误模式,接着根据错误模式介绍插装策略.

并发错误检测技术研究综述

随着多核/众核设备的普及,多线程程序得到了广泛应用,而多线程程序执行的不确定性,导致严重的并发错误,同时也给并发错误检测带来了困难。如何有效地检测并发错误,提高多线程软件的可靠性成为亟待解决的问题。在前人研究的基础上,首先对并发错误检测的诸多障碍进行分析,探究影响并发错误检测的根本原因。其次根据对程序运行的影响将并发错误检测结果分为良性错误、不可运行错误和破坏性错误3类,并在此基础上提出了并发错误检测的评价性指标。最后围绕上述指标,对并发错误检测技术的实现方法和研究现状进行了详细分析,并对并发错误检测可能的研究方向进行了展望,为并发错误检测技术的研究提供了基础性支撑。

线程交互不变量的原子性违例错误并发检测

原子性违例错误是并发软件开发中多发的并发错误之一,由于并发程序运行时线程的交互是随机的,若没有相应的同步措施,极有可能导致原子性违例错误的发生。针对现有的离线原子性违例错误检测算法踪迹记录大、冗余多和运行速度较慢等问题,对于两类特定的原子性违例错误提出了一种基于交互不变量的原子性违例错误并发检测算法。该算法首先提取程序的原始踪迹并去除冗余,并利用基于无序映射的散列表对踪迹进行分类;然后用栈提取的线程交互不变量标记线程交互,并利用多进程技术实现算法的并发;最后通过实验比较和分析了错误检测算法的效率和有效性。

实时嵌入式系统并发程序检测方法研究

近年来随着实时嵌入式系统自动化程度的不断提升,其设计复杂度不断加大,在设计中大量的使用了并发程序设计方法。但目前在基于实时嵌入式系统应用程序开发以及测试的过程中,由于中断和线程的相互交叠,始终缺乏有效的针对实时嵌入式系统的并发程序测试方法。本文设计了面向实时嵌入式系统并发程序动态测试的算法,提出以标记迁移系统作为并发程序的系统模型,对常见的并发错误给出了形式化定义,使用偏序化简算法缩减程序的状态空间,实现了对多线程、多重中断的并发程序错误检测。

VXWORKS系统并发程序动态测试工具设计

近年来随着实时嵌入式系统自动化程度的不断提升,其设计复杂度不断加大,在设计中大量的使用了并发程序设计方法。但在实时嵌入式系统测试的过程中,由于实时嵌入式系统中中断和线程相互交叠,始终缺乏有效的并发程序测试工具。为此本文设计了针对VXWORKS系统并发程序动态测试工具,提出以标记迁移系统作为并发程序的系统模型,对常见的并发错误给出了形式化定义,使用偏序化简算法缩减程序的状态空间,实现了对多线程、多重中断的并发程序错误检测。

基于滑动窗口的多核程序数据竞争硬件检测算法

数据竞争是引起多核程序发生并发错误的主要原因。针对现有基于硬件的happens-before数据竞争检测方法硬件开销大的问题,提出了一种轻量级的内存竞争硬件检测算法,该算法利用滑动窗口技术动态检测程序执行过程中发生的距离较近、更易引发并发错误的数据竞争。考虑竞争距离的大小,将并发线程片段细分为加锁并发竞争域和包含线程近期执行序列的未加锁并发竞争域,用一对交替移动的可重写滑动窗口保存未加锁并发竞争域内的内存操作指令,用一个大小可变的可重写滑动窗口保存加锁并发竞争域内的内存操作指令,当来自远程的共享访问与窗口内的内存访问发生冲突时,检测到数据竞争。在硬件实现结构中,仅为每个处理器核添加3对较小尺寸的硬件签名寄存器来保存并发竞争域内的数据地址,无需更改原有的cache一致性协议,带来的带宽开销低,能够快速地检测多核程序并发执行过程中发生的动态数据竞争,为多核程序开发和生产运行阶段的并发错误诊断提供有效的指导信息。

基于Soot的Java程序竞争静态检测工具设计

设计了基于Soot字节码分析框架并实现了软件原型,利用Soot提供的Spark指向分析框架对整个程序做出指向分析,在此基础上拓展了Soot分析框架,对每个可能竞争对进行线程局部对象分析、可能并行分析、别名锁分析,数据竞争结果逐步精确。

多重中断程序测试框架

为了解决多重中断的执行不确定性带来的测试困难问题,在多重中断产生并发错误的特点的基础上,提出了一种多重中断程序测试框架。该测试框架通过从外部加载一组合适的中断信号序列控制中断处理程序的执行过程,迫使中断程序经历待测序列,避免了构造复杂的运行时控制环境。实验结果表明,相对于一般的中断错误分析方法,该测试框架能够对顺序程序多重中断环境下可能产生并发错误的时序环境和具体原因进行较为准确地分析。

Subtrochanteric osteoid osteoma： A misdiagnosed case complicated by a hip fracture

A 34-year-old man with a subtrochanteric osteoid osteoma localized to the lateral cortex of the left femur is reported. The patient presented with mild spontaneous pain of the lateral thigh and knee. He refused a radiographic examination and was treated as a greater trochanteric pa in syndrome for 9 months. He was then admitted with a transcervical fracture of the neck of the left femur after a fall from standing height. The fracture was fixed with 3 cannulated screws and healed uneventfully. His symptoms worsened after the first postoperative year. Eighteen months postoperatively the pain was dull, worsening at night, and relieved only with anti-inflammatory drugs, and he had a limp. New radiographs and tomograms were indicative of a lateral subtrochanteric osteoid osteoma with a subperiosteal localization. The lesion was treated successfully with surgical excision of a piece of reactive bone including the nidus.