面向分组密码的可重构异构多核并行处理架构

现有的可重构分组密码实现结构中,专用指令处理器吞吐率不高,阵列结构资源利用率低、算法映射过程复杂.为此,设计了分组密码可重构异构多核并行处理架构RAMCA（Reconfigurable Asymmetrical Multi-Core Architecture）,分析了典型SP（AES-128）、Feistel（SMS4）、L-M（IDEA）及MISTY（KASUMI）结构算法在RAMCA上的映射过程.在65nm CMOS工艺下完成了逻辑综合和功能仿真.实验表明,RAMCA工作频率可达到1GHz,面积约为1.13mm²,消除工艺影响后,对各分组密码算法的运算速度均高于现有专用指令处理器以及Celator、RCPA和BCORE等阵列结构密码处理系统.     

微机接口虚拟实验系统的设计与实现

论述了微机接口虚拟实验系统的设计与实现,针对现在微机接口虚拟实验系统的不足,提出了相应的改进方案.给出了改进后的虚拟实验室结构,虚拟实验系统的模型及其工作原理,并介绍了实现的技术.系统为用户远程学习微机接口课程提供了良好的实验平台.     

基于网格的两级动态负载平衡算法

网格系统具有异构性、动态性和分布性的特点,且资源数量巨大,这使得网格中的任务调度十分复杂.针对网格的特点,在两级树型网格结构的基础上,设计了一种基于该结构的两级负载平衡算法,针对传统的负载平衡算法考虑资源因素单一,难以满足复杂的网格环境的要求,该算法使用了多种负载参数来衡量网格节点的负载状况.     

基于面向对象Petri网的动态合同网协议通用模型

传统的合同网协议模型通过管理Agent和承包商Agent之间招投标进行交互和协商以共同完成目标任务。但传统合同网协议模型也存在一些如协作过程中通信量大、通用性不强等问题。为此，采用面向对象Petri网，引入对象Agent，对动态合同网协议进行建模,并采用Petri网的数学分析方法对模型进行了分析，表明模型具有通用性、并发性、活性的特点且通信量减少。     

基于弹性秘密共享的多方门限隐私集合交集协议

$ (t, n) $门限隐私集合交集协议, 指$ N $个参与者各自拥有大小为$ n $的隐私集合, 在不泄露自身隐私信息的前提下, 如果各参与者交集数量大于门限值$ t $, 则参与各方能够获得交集信息, 其有广泛的应用, 如指纹识别、在线拼车、相亲网站等. 然而现有门限隐私集合交集协议大多针对两方参与者进行研究, 对多方门限隐私集合交集协议的研究仍存在许多挑战, 现有的多方门限隐私集合交集协议使用全同态加密等开销较大的公钥算法, 尚没有有效实现. 针对上述问题, 结合弹性秘密共享、布隆过滤器提出两种有效的多方门限隐私集合交集协议, 并首次仿真实现了协议. 首先, 设计一种新的布隆过滤器构造方法, 将弹性秘密共享生成的份额与参与方的集合元素相对应, 通过查询布隆过滤器获取的秘密子份额能否重构出正确秘密来判断各方交集是否达到门限值, 有效防止交集基数的泄露. 设计的第1个协议避免使用开销较大的公钥算法, 当设置安全参数$ \lambda $为128, 集合大小为$ {2^{14}} $, 门限值为$ 0.8n $时, 在三方场景下协议在线阶段的时间成本为191 s. 此外, 为了能在半诚实模型下抵抗至多$ N - 1 $个敌手合谋, 在第1个协议基础上结合不经意传输设计一种该协议的变体, 相同条件下, 在线阶段时间成本为194 s. 最后通过安全证明, 证明上述协议在半诚实模型下是安全的.     

基于AB角理论的网格负载平衡研究

针对网格系统中的负载不平衡和负载迁移问题,提出利用AB角的方法来进行快速的负载迁移以实现负载平衡。分析了网格系统中的负载平衡问题,讨论了收集节点信息的和判断节点的状态的方法,并根据节点的状态设计了能够为它确定B节点的算法,以及系统中如何使用AB角理论对负载进行快速迁移。实验结果表明,该算法考虑到了网格资源的异构性和任务对资源类型需求的不同,从而缩短了任务的执行时间和获得了更高的迁移成功率。     

流体系结构密码处理器存储系统的研究与设计

以信息安全设备的密码应用需求为基础,融合流体系结构处理器基本架构,设计出流体系结构密码处理器.文章主要研究和设计影响该处理器性能的瓶颈--流存储系统.此系统针对专用密码处理器的存储特点,并采用可配置化设计,满足密码应用对处理器存储系统灵活高效的要求.同时,该设计将层次化-分布-分体式存储、多数据通道流水并行化访存、流访存调度策略相结合,优化存储系统的访存效率,以提高该处理器的整体性能.研究结果表明,相比于典型密码处理器的存储设计,该设计的访存效率最高可提升约6倍.     

基于流体系结构的VLIW二维压缩及并行解压

VLIW（Very Long Instruction Word）指令因为含有较多的空操作导致严重的代码体积膨胀问题,代码压缩是解决这一问题的有效措施.VLIW代码压缩需要解决三个关键问题,一是提高压缩率;二是降低解压操作对性能的影响;三是分支目标重定位.针对流体系结构上的VLIW指令特点,提出了二维压缩,对VLIW进行垂直与水平两个方向上的压缩,且水平解压可以与代码执行并行,并通过设置堆栈寄存器缓存循环入口地址.实验结果表明二维压缩有效解决了VLIW代码体积膨胀问题,可以使指令存储器的面积减少36.48%,并使得整个CISP系统面积减少了7.85%.     

面向用户隐私保护的高效基因比对方案

针对当前的基因序列比对协议普遍要求一个可信赖的第三方,可能因此造成大范围的隐私数据泄漏的问题,提出了一种基于线性扫描的基因比对方案。首先对两方的基因序列进行基于混淆电路（GC）的编码,然后线性扫描整个基因组数据库并用混淆电路实现客户的基因序列与库中所有基因序列的比对。上述方案可以在保护双方用户隐私的前提下,实现基因比对。不过该方案需要扫描整个基因组数据库,时间复杂度为O（n）,在基因组数据库较大时效率较低。为了提高基因比对的效率,进一步提出了基于不经意随机存取（ORAM）的基因比对方案,先将基因数据存储在ORAM上,然后只需把目标路径上的数据项取出并用混淆电路进行基因比对。该方案的比对次数和数据库的大小呈亚线性关系,时间复杂度为O（log n）。实验结果表明,基于ORAM的基因比对方案在实现隐私保护的同时,把比对次数由O（n）减小到了O（log n）,明显降低了比对操作的时间复杂度,可以用来进行疾病诊断,尤其适用于基因组数据库较大的场景。     

面向密码流处理器的AES算法软件流水实现方法

针对轮函数在分组密码实现过程中耗时过长的问题,提出了面向可重构密码流处理器（RCSP）的高级加密标准（AES）算法软件流水实现方法。该方法将轮函数操作划分为若干流水段,不同流水段对应不同的并行密码资源,通过并行执行多个轮函数的不同流水段,从而开发指令级并行性提高轮函数执行速度,进而提升分组密码的执行性能。在RCSP的单簇、双簇和四簇运算资源下分析了AES算法的流水线划分过程和软件流水映射方法,实验结果表明,该软件流水实现方法使得单分组或多分组不同数据分块的操作并行执行,不仅能够提升单分组串行执行性能,还能够通过开发分组间的并行性来提高多分组并行执行性能。