针对RSA算法的踪迹驱动数据Cache计时攻击研究

Cache计时攻击是旁路攻击领域的研究热点.针对滑动窗口算法实现模幂运算的RSA算法,分析了RSA算法访问驱动Cache计时攻击的难点,建立了踪迹驱动数据Cache计时攻击模型.在攻击模型与原有踪迹驱动计时攻击算法的基础上,利用幂指数与操作序列的相关性、窗口大小特征和预计算表索引值与窗口值的映射关系,提出了一种改进的幂指数分析算法,并给出了利用幂指数dp和dq的部分离散位恢复出私钥d的格攻击过程.利用处理器的同步多线程能力实现了间谍进程与密码进程的同步执行,针对OpenSSL v0.9.8b中的RSA算法,在真实环境下执行攻击实验.实验结果表明:新的分析算法大约能够获取512位幂指数中的340位,比原有算法进一步降低了密钥恢复的复杂度;同时对实际攻击中的关键技术以及可能遇到的困难进行分析,给出相应的解决方案,进一步提高了攻击的可行性.

基于Cache行为的旁路攻击

分析新型高速缓冲存储器(Cache)旁路攻击技术,给出一种Cache旁路攻击方法。针对S盒操作使用查找表处理的数据加密标准(DES)算法实现,通过获取DES加密过程中前2轮加密运算对应的Cache命中信息,结合数学分析方法,可以有效地缩小DES密钥搜索空间。对Cache存储器行为和数学分析攻击进行仿真实现的结果显示,通过2~6个选择明文,大约耗费2^(30)次离线DES加密时间成功地恢复了DES密钥。给出了防御Cache攻击的基本对策。

针对LBlock算法的踪迹驱动Cache攻击

LBlock是一种轻量级分组密码算法,其由于优秀的软硬件实现性能而备受关注。目前针对LBlock的安全性研究多侧重于抵御传统的数学攻击。缓存(Cache)攻击作为一种旁路攻击技术,已经被证实对密码算法的工程实现具有实际威胁,其中踪迹驱动Cache攻击分析所需样本少、分析效率高。为此,根据LBlock的算法结构及密钥输入特点,利用访问Cache过程中密码泄露的旁路信息,给出针对LBlock算法的踪迹驱动Cache攻击。分析结果表明,该攻击选择106个明文,经过约27.71次离线加密时间即可成功恢复LBlock的全部密钥。与LBlock侧信道立方攻击和具有Feistel结构的DES算法踪迹驱动Cache攻击相比,其攻击效果更明显。

基于AD7616的16通道数据采集系统设计

针对传统数据采集系统因通道不足或数据量过大,无法满足多通道同步采集的问题,设计了一种基于AD7616的16通道数据采集系统。系统以Xilinx系列FPGA作为主控芯片,ADI公司的AD7616作为模数转换芯片,DDR3 SDRAM作为缓存单元。介绍了各个模块硬件的设计思路,重点介绍了FPGA控制AD7616模数转换模块、DDR3 SDRAM缓存模块的软件程序设计,并对系统的多通道采样功能、同步性能以及实际水下超声信号的采集能力进行了实验验证,结果表明,系统可以完成水下超声信号的多通道同步采集。

基于退火算法的软件测试数据侧信道缓存仿真

当前软件测试数据侧信道缓存方法忽略了对信道内数据特征的分析,导致信道缓存过程实时性低、完整性较差,影响软件的正常运行与应用效果。于是提出基于退火算法的软件测试数据侧信道缓存方法。构建数据结构分布模型,并利用上述模型分析侧信道数据特征。通过数据在侧信道内的传输状态求出数据调度任务量,再对任务量完成分区计算,构建数据调度优化模型。引入退火算法获取数据调度优化模型的最优解,实现信道缓存过程。对比实验结果表明,所提方法在应用中具有理想的实时性,信道缓存完整性较高,且信道缓存能力得到明显提升。

面向分布式光伏状态实时感知的边缘缓存与计算策略

针对分布式光伏部署分散、电力通信网难以支撑光伏业务数据实时接入与处理的问题,提出基于双层边缘计算的分布式光伏数据在线处理策略。首先,构建数据接入、边缘缓存与计算模型,并构建长期网络服务开销最小化的目标函数。其次,针对分布式光伏数据规模随机性强、优化函数难以直接求解问题,提出基于随机对偶次梯度法的在线任务卸载与代码缓存策略,通过将多时隙耦合问题解耦为单时隙独立问题,以在线得到近似最优解。最后,算例验证所提策略的数据处理速率优化性能。

高并发条件下消息队列的设计与实现

针对高并发场景下短时间内流量暴增出现的系统性能问题,提出了一种基于页面控制、服务单元、数据缓存、流量控制技术的高性能系统架构。利用设计的消息队列实现了异步处理、应用解耦和流量削峰。实验表明,该系统架构能有效提升系统性能,消息队列能有效缓解服务器压力,性能测试良好。

高速数据通道中的缓存研究

Cache是目前数据存储通道中的一个重要组成部件,它对优化数据存储通道系统性能具有意义。一般在数据存储通道中采用“乒-乓”型Cache,然而双页缓存技术的缺点是切换逻辑设计比较复杂,如果设计不当或者考虑不周,则更会导致数据的丢失。文章提出了一种延迟阈值型的单个缓存技术。从理论上指出如果阈值设定的较为合理,则采用阈值型单个缓存技术对减少系统I/O响应时间比采用“乒乓”型双页缓存技术要好。

基于ARM和FPGA的多通道振动信号采集仪的设计

为了满足大型旋转机械设备在振动检测中实现多路振动信号高精度实时采集的需要,提出了一种多通道振动信号采集仪的设计方案。采用ARM+FPGA架构作为数据处理和控制核心,通过FPGA控制A/D实现8路振动信号的实时准确采集,并在FPGA内部对采集结果进行串并转换和数据缓存,ARM采用FSMC总线与FPGA进行通信,读取采集数据,并通过以太网传输至上位机。测试结果表明,采集仪单路信号采样频率可实现192 k Hz,采集数据的相对误差小于0.1%,具有较好的实时性和可靠性。

P2P VOD中基于多频道重叠网的数据缓存策略研究

P2P VOD系统中频道间的网络规模差异性会引起的系统整体的缓存能力不均衡,并因此造成大量冷门频道上的缓存能力不能满足数据需求.针对此问题本文提出一种新的数据缓存策略,通过提高单频道的缓存利用率,并构建多频道重叠网来优化系统整体的缓存能力分布,从而达到提升冷门频道的缓存能力的目的.实验仿真数据表明,此数据缓存策略通过均衡频道间的缓存能力,能有效提高系统整体服务能力.

双缓存超声TOFD数据采集系统设计

针对数字式超声TOFD(超声衍射时差)无损检测系统对数据采集的高速、高精度要求,设计了一种基于FPGA和USB2.0的双缓存超声TOFD数据采集系统。该系统采用10-bit精度高速模数转换芯片AD9211,最高采样频率达120MH_z。使用LabVIEW编写上位机软件,实现波形的显示和存储,以及对采样频率、采样深度等的控制。本系统的双缓存设计不仅实现了高速数据的缓存,并且实现了上位机数据读取和A/D转换的同步,实验结果表明该系统能够满足数字式超声TOFD数据采集的需求。

一种基于双口RAM的环形数据缓存系统

在嵌入式系统的设计中,时常需要对大量数据进行缓冲处理。文中提出了一种基于双口RAM的环形数据缓存系统。这种设计最大限度地使用了双口RAM的存储空间,有效地解决了大量数据缓存和对缓存数据的复杂数据处理,大大提高了上位机的数据处理能力。这种设计同时提供了扩展系统总线带宽的方法,提高了上位机读取数据的速度,可以应用于需要总线扩展的场合。此方法解决了实际项目中的许多技术问题,具有良好的扩展性和可移植性。

大型地区电网调度控制系统海量历史数据处理技术

随着电网规模扩大和集约化运行管理体系的建设,地区电网调度控制系统监控范围急剧增加,传统以商用数据库为基础的历史数据管理技术和早期使用时间序列数据库的历史数据管理技术已不能满足大型地区电网调度运行和各类应用深化拓展的需要。结合商用数据库、文件系统,以时间序列数据库为重要存储手段的海量历史数据处理技术能很好地解决上述问题。文中首先介绍了以时间序列数据库为核心的历史数据管理体系架构,然后阐述了解决大容量、高效率、高可靠问题的关键技术,紧接着介绍了部分依赖历史时序数据的深化应用。该技术已成功应用于苏州电网调度控制系统,它很好地适应了"大运行"的要求,提升了地区电网调度运行水平,为地区智能电网建设提供了有力的技术支撑。

乒乓缓存在地震采集系统中的应用

由于数据处理系统的吞吐量和响应时间的限制,地震数据采集无法进行连续响炮,两炮之间必须要有一定的时间间隔,即死时间。为了消除死时间,设计并实现了一种地震数据的乒乓缓存机制,在乒乓缓存的同时进行了地震数据的时序道序转换。详细介绍了乒乓缓存控制器的硬件和FPGA设计方法。硬件上实现乒乓缓存机制和时序道序转换能够消除地震采集系统的死时间,降低上位机软件的开发难度,提高采集仪器的稳定性和实时性。

基于符号执行的软件缓存侧信道脆弱性检测技术

缓存侧信道攻击的基础是程序针对不同敏感信息将访问不同的缓存地址.本文提出基于符号执行的缓存侧信道脆弱性检测技术,通过符号化敏感信息的数据传播过程定位潜在的脆弱点,并通过比较其可能的不同缓存访问地址,判断上述代码在缓存攻击中的可利用性.本文开发了原型系统 CSCVulDiscover,并针对 RSA等 3种密码算法的 12类实现代码进行测试,总共发现了 125个脆弱点.

基于FPGA和FLASH的多路数据存储技术

针对多路数据存储中所采集数据传输与存储速率不匹配的问题,提出一种基于FPGA和FLASH的多路数据存储技术。FPGA芯片可以通过RS 422串并转换模块将输入的串行数据转换为并行数据存入第一级数据缓存,主控模块对其重新编帧后存入第二级数据缓存中,最后在FLASH控制模块作用下把数据存入FLASH存储器中。经测试,从FLASH存储器中读取的数据正确,该系统工作可靠。

RTL级可扩展高性能数据压缩方法实现

针对传统的数据压缩实现方法处理性能较低,难以满足高速网络高负载、低能耗要求,本文提出了基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)的高性能数据压缩方法.在数据计算方面,定制化一种专用并行数据匹配方法,并对压缩算法进行子任务划分,设计细粒度的串/并混合结构实现数据压缩和数据编码;在数据存储方面,设计了面向硬件的专用高效字典处理,并采用多级缓存机制优化访存结构;基于FPGA的资源面积,设计了多通道、可扩展数据压缩结构,并采用轮询策略实现多通道的数据分配和回收;在优化过程中,采用RTL(Register Transfer Level)实现数据压缩算法.实验结果表明优化后的压缩算法与CPU相比达到了1.634的加速比,吞吐量为4.33 Gb/s.

基于VxWorks的网络数据实时处理软件的设计与实现

机载实时数据处理可以大幅提高数据处理的效率;为满足机载网络化测试系统架构下的实时数据处理的需求,设计并实现了一种基于VxWorks的网络数据实时处理软件;该软件运行在多核嵌入式数据处理系统上,通过多任务并发执行的方法保证实时性;软件运行过程中利用零拷贝技术实时接收机载测试系统发送的网络包数据,然后按照自定义的文件格式存储原始数据,同时将需要处理的网络包存入数据处理缓存中,根据网络数据协议实时解析网络包数据,最后利用预留缓存的办法将处理结果写入结果文件;实践证明,该软件能快速接收并实时处理网络数据,同时将原始数据和结果数据进行存储,该方法有效提高了数据处理的效率,为飞行试验数据处理提供了新的途径。

可扩展单一映象文件系统的设计、实现及评价

曙光超级服务器是典型的机群系统，ＣＯＳＭＯＳ是为其研制开发的可扩展的单一映象文件系统． 文中主要描述了ＣＯＳＭＯＳ原型系统的设计、实现及评价．其中重点介绍了双粒度合作式缓存、分布式元数据管理及网络磁盘存储分组等关键技术，并利用Ｉ／Ｏ基准程序对原型文件系统进行了性能评价，测试结果表明了该原型系统在保证系统单一映象的基础上。

一种基于混合页面的磁盘缓存去重策略

传统基于LRU的磁盘缓存并不能识别缓存中内容相同的重复数据块,使得缓存中存在一定的冗余数据,同时传统磁盘缓存都是基于固定的页面大小,而页面大小也是影响缓存命中率的重要因素,最佳的页面大小能够最大化缓存命中率.本文提出一种基于混合页面的磁盘缓存去重策略.在磁盘缓存中引入混合页机制,保留基页的同时,增加巨页,并自适应调整巨页的大小以使命中率最大化;同时监测基页、巨页的冷热程度,将重复率高的冷巨页拆分为基页或将拆分后的热基页重构为巨页,实现基页、巨页的动态转换;利用重删技术对基页、巨页分别进行去重处理,使命中率最大化的同时保持去重率.通过对真实trace数据进行模拟实验,测试结果表明,与传统磁盘缓存相比该策略能够显著提高磁盘缓存的命中率,最高可达30. 08倍,同时能节省磁盘访问时间最高达31. 72%.