Android应用Activity启动环研究

Activity的循环启动构成了activity启动环(ALC),它是一种Android应用开发工程师为了完成特定功能而广泛使用的结构.由于缺乏对ALC特性的系统研究,致使当前activity跳转分析方法对启动方式不敏感,使其无法正确模拟使用特殊启动方式的Android应用的返回栈状态变化,从而产生非法路径.本文形式化的表示了以7种不同方式启动activity带来的返回栈状态变化,并提出表示activity间启动关系的activity启动图(ALG),以及启动方式敏感的activity跳转静态分析方法用于自动构建ALG.该方法首先为Android应用构造辅助主函数:为每个activity类构造一个对象的堆内存分配点,对于每个activity对象,依据控制流组织被重写的回调函数调用顺序.然后通过面向对象的字段敏感指向分析提取activity启动关系中的目标activity类和启动方式相关配置,从而构建activity对象的启动图.另外,本文设计并实现了ALC静态分析框架ALCAnalyzer,该框架能为Android应用自动生成ALG,基于ALG生成ALC集合,并能准确模拟重复执行ALC时的返回栈状态变化,预测应用在运行过程中是否会产生同类型activity实例.对1179个Android开源应用进行自动分析及人工验证的实验结果证明了启动方式敏感的activity跳转分析的准确性和分析工具的实用性,同时展现了ALC分布的广泛性和特殊启动方式被使用的广泛性.对Google Play的20个应用进行实验,结果证明相比于启动方式不敏感的activity跳转分析,ALCAnalyzer能够更准确模拟返回栈状态变化,从而防止非法路径产生,并能够为返回栈管理提供有效信息.     

组件拒绝服务漏洞自动挖掘技术

针对Android应用对获取到的数据没有进行空数据和异常数据的安全验证,会发生崩溃导致组件拒绝服务的问题,提出了一种组件拒绝服务漏洞自动化挖掘框架。通过逆向分析和静态数据流分析技术获取安卓应用的包名和组件信息,同时跟踪应用对Intent对象的数据访问,提取Intent对象携带的数据信息,并且识别公开组件启动私有组件的路径信息,辅助动态模糊测试挖掘漏洞。为了增大测试用例的覆盖范围和实现自动化,该框架增加了对Intent的Action、Category、Data和Extra属性的畸变,并且采用Accessibility技术自动关闭应用崩溃弹窗,大幅提高了检测效率。为了验证框架的有效性和实用性,利用所提的框架设计实现了工具——DroidRVMS,并与Intent Fuzzer工具进行了对比。实验结果表明,DroidRVMS能够有效地发现动态广播组件的拒绝服务漏洞和大部分类型异常导致的拒绝服务攻击。     

高性能LTE终端通信协议栈缓存机制

针对LTE终端通信协议栈的处理过程中Cache缓存方式效率差,提出一种可以提高处理速度降低延时的数据缓存方式。通过利用便签式存储器(Scratch-Pad Memory,SPM)和直接内存存取方式(Direct Memory Access,DMA)的性能优势,将协议栈处理的过程中需要与处理器频繁交互的数据缓存到SPM中,实现在SPM中完成数据的包头压缩/解压、加密/解密和重组等协议功能处理,并通过DMA方式实现SPM与主存之间的数据搬运,减少处理器对大块连续数据的搬运,提高处理效率。该方式避免了CPU在通过Cache缓存方式进行数据交互容易发生缓存不命中的问题,从而提高了协议栈的数据处理效率。经过理论分析及实验对比,结果表明,在LTE协议栈处理过程中,采用SPM与DMA结合的数据缓存机制,相比Cache缓存方式可以使整体性能至少提升12.65%。     

基于COM组件技术软件编程研究

COM,既组件对象模型,是一种以组件为发布单元的对象模型,这种模型使各软件组件可以用一种统一的方式进行交互。COM既提供了组件之间进行交互的规范,也提供了实现交互的环境,因为组件对象之间交互的规范不依赖与任务特定的语言,所以COM也可以是不同语言协作开发的一种标准。     

基于本体的概念模式复用

本文基于对概念模式抽象的深入研究 ,利用域本体及基本概念模式复用方法 ,提出了一套复用架构 ,与用户交互 ,可以半自动产生参考组件 ,以一基本概念模式 (基本的参考组件 )为核心结合一般参考组件进行新应用域的概念模式设计 .本文引入域结构及本体等概念 ,解决了组件识别问题 ,并把各种抽象技术有机结合起来 ,提高组件生成效率 .     

跨平台人机交互软件组件集成框架

提出一种跨平台的人机交互软件组件集成框架,包括三部分内容:一是人机交互软件的框架结构,包括引导程序、主框架、组件实体、消息总线.二是组件的管理方式,组件是跨平台的可单独加载的单元,引导程序将组件二进制代码加载到内存.框架通过虚函数体系动态地派生出不同组件实体对象,并以组件名为关键字散列挂载到消息总线上,组件对应的界面放置在主框架的界面容器内.三是基于领导者-追随者模型的组件状态切换和交互协同工作方式,组件通过鼠标或键盘操作响应获得焦点,进入领导活动状态,处理完事件后进入休眠追随状态.组件之间通过消息交互协同,并支持快速消息总线和事件循环总线.该框架在保护测控装置配置软件、工业控制编程软件进行了应用,实践表明基于该架构显著降低了组件间耦合关系,提高了开发效率和组件复用度.     

一种面向多步骤交互的Portlets协作方法

目前的Portlets协作方法忽略了Portlets多步骤交互的特性,并局限于简单的数据类型.给出了一种新的Portlets协作方法.利用Wrapper技术将Portlet抽象为WrapperPlayer组件.描述了WrapperPlayer组件与具体的Portlet页面的映射关系;使用数据流动路径(DFPath)在HTML片段中定位Socket与Blot;提出了使用数据类型匹配的方式进行Portlet之间的数据协作,并给出了精确匹配与等价类匹配两种不同的匹配方式以实现类型转换,从而使Portlets协作支持多步骤交互与复杂的数据类型.     

基于静态污点分析的Android应用Intent注入漏洞检测方法

针对Android应用程序组件间通信过程中的消息载体Intent有可能被攻击者构造进而引发组件被恶意注入的安全风险问题,提出了一种基于静态污点分析的检测方法。在构建Android应用的函数调用图和控制流图的基础上,通过跟踪应用组件内和组件间不可信Intent消息的污点传播过程,检测应用中潜在的Intent注入漏洞。用该方法对4类标准测试应用和50款第三方应用进行测试,实验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

一种改进的基于小枝模式的XML数据库查询算法

XML已经成为Internet上一种普遍的数据交换标准,目前已经出现了多种对XML文档的查询方法。针对小枝模式的XML查询,提出了一种改进的小枝栈算法。该算法将路径栈算法的思想应用到它的主算法中实现了小枝模式查询。与仅使用路径栈算法相比,改进后的小枝栈算法在运行过程中不会产生中间结果,而且提高了找到小枝模式根元素后的查询效率。     

一种基于持久化栈的返回地址预测器

分支预测允许处理器并行执行分支之后的指令,由于其高准确率具有性能和功耗方面的双重好处,是一项重要的处理器优化技术.根据分而治之的策略,返回地址栈(return-address stack,RAS)将过程返回类分支单独分出并予以预测.其中,RAS利用过程调用和返回的后入先出规则,可通过猜测执行中调用栈的模拟准确预测返回地址.但是,由于实际处理器猜测执行带来的错误路径污染,该结构需要通过恢复机制来保障所存储数据的准确性.尤其在对面积资源敏感的嵌入式领域,设计者需要在准确率和恢复机制的开销间进行细致的权衡.针对RAS存储中的冗余,通过溢出检测结合传统栈、持久化栈和后备预测3种预测方式,提出一种基于持久化栈的返回地址预测器——混合返回地址栈(hybrid return-address stack,HRAS),避免错误路径污染和对返回地址的冗余存储,从而有效降低返回误预测率.与此同时,设计解耦传统栈和持久化栈,进一步降低其面积需求.根据SPEC CPU 2000基准测试以及设计编译器的评估结果,HRAS可利用仅1.1×10⁴μm²的设计面积将过程返回的...     

基于堆栈处理器的实时多任务调度机制研究与实现

针对堆栈处理器特殊架构,为提高实时性,引入多任务堆栈技术,采用Forth自生成器技术,提出一种基于堆栈处理器的抢占式与时间片轮转调度方法,实现了在Forth堆栈处理器中实时多任务的运行,弥补了Forth堆栈处理器在实时多任务操作系统方面的的不足.实验表明,与当前基于寄存器处理器的嵌入式Forth实时系统相比,本文方法在最大关中断时间、任务上下文切换时间和任务响应时间三项重要的实时任务性能指标方面,实时性能有明显提升,从而保证了Forth系统应用的高效性和安全性,满足人们对Forth堆栈处理器实时多任务操作系统方面的应用需求.     

ParaIntentFuzz：安卓应用漏洞的并行化模糊测试方法

权限泄露是安卓应用中较为普遍存在的一类漏洞,可导致较为严重的安全问题,例如“串谋提权”等。通过Intent模糊测试技术发现暴露的组件,是挖掘权限泄露漏洞的有效方法。但是现有Intent模糊测试技术仅限于单机运行,效率低下。提出一种基于动态任务分配的并行模糊测试方法ParaIntentFuzz。该方法通过静态分析提取出安卓应用的extra信息并构造Intent命令,通过Drozer工具给目标应用发送命令,实现了独立的模糊测试,并部署到4台机器上。使用它分析了10 064个Android应用,最后发现有7 367个应用存在权限泄露的问题。     

手机应用程序开发架构的研究

为了提高手机软件开发的质量和效率,本文提出了在底层平台与上层应用之间设计一个中间架构层,建立一个较为稳定的软件开发框架的思想。本文首先对软件架构理论进行了分析,在对架构设计的条理性原则和可靠性原则进行了充分权衡之后,将该架构分为四层,从上到下依次是:应用层、安全层、业务层和适配层,各层相对独立。应用层负责手机应用的初始化、关闭以及相关控件的工作;安全层负责保护数据,防止病毒木马等恶意攻击;业务层负责包装各类手机应用业务,并向上提供相关服务给应用层调用;适配层则负责与协议栈的数据交互。本文应用这个架构,在Android平台上开发出GTalk即时聊天软件,证实了该架构的可应用性。     

基于AJAX的Web应用构件组装技术及工具

基于构件的软件开发方式能够有效提高Web应用的开发效率,它所涵盖的构件组装技术涉及到Web应用的前端页面与后端业务逻辑或第三方服务之间的组合。在分析Web应用的构件类型及其组装方式的基础上,提出了一套基于AJAX的Web应用构件组装技术,该技术尤其关注于前端页面构件与后端业务构件以及Web Service构件之间的自动化组装,包含两种具体的组装实现模式,即采用jQuery调用Servlet的实现模式以及采用DWR技术的实现模式,它们为页面构件提供其与服务端构件交互的能力。另外,这两种组装模式已分别实现为两套在线的Web应用构件组装工具,均支持用户通过图形化的方式定义构件的连接关系,并根据不同模式自动组合构件实体单元来生成Web应用系统。以一个实验性选课网站作为应用开发实例,以验证技术与工具的有用性。     

Optimizing stack frame accesses for processors with restricted addressing modes

Random access to local variables stored in a stack frame is more difficult for compiled functions when the target processor lacks register-plus-offset addressing. One alternative technique employs a roving pointer which the program increments or decrements as needed between stack accesses. Processors which support auto-increment and auto-decrement addressing modes are often capable of performing these increments for free when consecutive accesses are to adjacent stack locations. For these processors, the compiler's chosen ordering for the local variables in the stack frame can substantially affect the execution speed of the compiled program. This paper is concerned with finding an ordering for the local variables in the frame that maximizes the likelihood that two consecutive references at run-time will be to the same or to adjacent stack locations. We have formulated a solution to this problem in terms of finding a Hamiltonian path in a graph. Although this problem is NP-complete in general, we have developed a heuristic algorithm that delivers good results with acceptable performance.     

克服阻塞的用户交互处理策略

移动实时交互应用成为一种新的基于移动互联网的应用模式。交互对象常常单方面屏蔽对方,这种屏蔽阻塞了两者直接交互,但是,其中部分可以通过第三方传递达到交互目的。针对此种情况,提出一种交互状态模型,及交互性能评价指标;基于有向连通图给出交互状态的判断策略,通过寻找连通路径找到交互的路径,通过寻找最短路径找到交互的最优路径,并提出基于连通图的交互处理策略IPSCG,力图以最小成本找到最简疏通路径。实验表明,这些策略能显著降低交互成本,提高交互性能,增强用户交互的稳定性。     

An approach for an efficient execution of SPMD applications on Multi-core environments

Executing traditional Message Passing Interface (MPI) applications on multi-core cluster balancing speed and computational efficiency is a difficult task that parallel programmers have to deal with. For this reason, communications on multi-core clusters ought to be handled carefully in order to improve performance metrics such as efficiency, speedup, execution time and scalability. In this paper we focus our attention on SPMD (Single Program Multiple Data) applications with high communication volume and synchronicity and also following characteristics such as: static, local and regular. This work proposes a method for SPMD applications, which is focused on managing the communication heterogeneity (different cache level, RAM memory, network, etc.) on homogeneous multi-core computing platform in order to improve the application efficiency. In this sense, the main objective of this work is to find analytically the ideal number of cores necessary that allows us to obtain the maximum speedup, while the computational efficiency is maintained over a defined threshold (strong scalability). This method also allows us to determine how the problem size must be increased in order to maintain an execution time constant while the number of cores are expanded (weak scalability) considering the tradeoff between speed and efficiency. This methodology has been tested with different benchmarks and applications and we achieved an average improvement around 30.35% of efficiency in applications tested using different problems sizes and multi-core clusters. In addition, results show that maximum speedup with a defined efficiency is located close to the values calculated with our analytical model with an error rate lower than 5% for the applications tested.     

一种基于DAG图划分的网格关联任务调度算法

网格计算中的大型应用程序往往被分解为多个关联任务.对于这类应用,任务间的依赖是一个不可忽略的因素.传统算法只能将其视为元任务来考虑,限制了对任务粒度的进一步划分,从而大大降低了任务调度的性能.本文提出一种基于DAG图划分的关联任务调度算法.它优先调度关键路径上的任务,同时利用任务复制的方法充分利用资源上的时间碎片,保证依赖关系及时得到满足.仿真结果表明,对于网格环境下的大规模关联任务,该算法有效地提高了作业执行速度和资源使用效率.     

基于自编码器生成对抗网络的可配置文本图像编辑

基于文本的图像编辑是多媒体领域的一个研究热点并具有重要的应用价值。由于它是根据给定的文本编辑源图像,而文本和图像的跨模态差异很大,因此它是一项很具有挑战的任务。在对编辑过程的直接控制和修正上,目前方法难以有效地实现,但图像编辑是用户喜好导向的,提高可控性可以绕过或强化某些编辑模块以获得用户偏爱的结果。针对该问题,本文提出一种新颖的基于自动编码器的文本图像编辑模型。为了提供便捷且直接的交互配置和编辑接口,该模型在多层级生成对抗网络中引入自动编码器,该自动编码器统一多层级间高维特征空间为颜色空间,从而可以对该颜色空间下的中间编辑结果进行直接修正。其次,为了增强编辑图像细节及提高可控性,本文构造了对称细节修正模块,它以源图像和编辑图像为对称可交换输入,融合文本特征以对前面输入编辑图像进行修正。在MS-COCO和CUB200数据集上的实验表明,该模型可以有效地基于语言描述自动编辑图像,同时可以便捷且友好地修正编辑效果。