软件系统的可信降密述评

无干扰模型是信息流控制中的基础性安全模型,能确保敏感信息的零泄露,但其安全条件的限制性过强。软件系统由于功能的需要不可避免地需要违反无干扰模型,释放合适的信息。为了防止攻击者利用信息释放的通道获取超额的信息,需要对释放的通道进行控制,建立信息可信降密的策略和实施机制。基于不同维度对现有的降密策略进行归类,大致归并为降密的内容、主体、地点和时间维度;并对现有降密策略的实施机制进行分类,大致可分为静态实施、动态实施和安全多次执行;对这些机制的特点和不足之处进行比较,并探讨了后续研究面临的挑战,展望了未来的研究方向。     

Java的多线程技术探讨

本文以Java的多线程为研究对象,阐述了Java线程的同步机制、模型及调度,讨论了Java在语言级对多线程的支持,并对Java环境下多线程程序的开发及应用进行了较深入的探讨。     

基于自动机监控的二维降密策略

降密策略静态实施机制具有限制性过强的缺陷:它将降密策略语义条件判定为安全的程序排斥在外。为了建立更加宽容的实施机制,基于自动机理论,建立了二维降密策略的动态监控机制。程序执行中的命令事件被抽象为自动机的输入,自动机根据这些输入信息跟踪程序执行过程中的信息流,禁止违反降密策略的程序命令的执行。最后,证明了自动机监控机制的可靠性。     

Java多线程机制在FTP服务器程序中的应用

多线程机制使程序具有更好的交互性。Java程序设计语言将多线程支持与语言运行环境结合在一起,使多线程应用程序的开发变得更加容易。本文在分析FTP协议及其安全机制的基础上,使用Java多线程机制开发了一个FTP服务器原型系统,说明了其实现模型及主要方法函数的功能。     

一种多线程计算程序的机群移植方法

机群并行化应用程序的用户接口和编程方式多种多样，常常令用户望而却步，该文详细了一种从程序的目标代码着手，以ELF格式可执行文件PLT表项重定位为基础，利用多线程程序自身的并发和同步特征，让线程中的计算负载分布到机群各节点的移植技术，为用户提供透明的机群并行机制，提出并讨论了相应的Master-Worker(Task-Farming)计算通信模型以及调度策略，最后，通过实现该移植技术，分析基于BLAS库多线程矩阵乘法程序移植后的运行结果，验证了该模型的可行性和效率。     

在线模拟法庭服务器的设计与实现

针对模拟法庭服务器存在大量并发客户请求问题,引入了完成端口(IOCP)多线程控制模型,建立了以主线程、监听线程、服务线程为核心的服务器架构.通过分析数据包的错序原因,提出了具体的解决方案.利用池技术思想,设计了线程池和数据库连接池,较好地解决了多线程竞争资源问题,有效避免CPU在线程调度和切换上的大量开销,充分利用了系统资源,经系统测试结果表明,该服务器能够支持海量并发连接,并具有较强的可扩展性和稳定性.     

基于Java多线程的演示程序设计

介绍了用Java多线程开发的一个操作系统演示程序,该程序动态演示操作系统中多线程的调度过程.学生通过该演示程序更直观地了解线程的调度原理,加深对线程概念的理解.     

MEANS:基于微线程结构的网络服务器

Internet应用需要高性能的网络服务器体系结构.提出MEANS结构,这是一种针对Internet应用的网络服务器软件体系结构.通过引入一种新的线程抽象--微线程,MEANS向上层的程序员提供微线程环境,并通过传统线程并发访问下层操作系统的服务,而微线程的管理和调度则使用事件驱动机制,从而综合多线程和事件驱动结构的各自优点.此外,MEANS还具备通用性、扩展性、健壮性和适应性.经初步验证,在并发策略方面,MEANS具有相似于事件驱动结构的特性;在I/O策略方面,MEANS具有比多线程结构更好的I/O访问特性.     

基于二型模糊逻辑的多线程数据竞争检测方法研究

多线程机制以其诸多优势在程序开发中被广泛使用,然而随着多线程软件规模的增长,程序中潜存着许多并发缺陷,最常见的并发缺陷是数据竞争和死锁。目前,针对这些并发缺陷的检测手段都无法处理线程时序的不确定性,无法处理运行时环境对线程时序的影响,同时也不能计算这些并发缺陷发生的概率并根据概率生成其处理优先级。针对以上问题,提出了一种基于二型模糊逻辑的多线程数据竞争检测方法。该方法将传统的多线程时序分析和缺陷检测方法作为预处理,考虑程序运行时环境因素对线程时序的影响,利用二型模糊逻辑和隐马尔科夫模型对待检测程序建模,计算待检测程序在某一系统负载下的时序概率,并根据时序概率生成时序缺陷处理优先级列表供软件开发人员参考。     

基于线程流水线的多核线程调度策略

针对多核环境中操作系统的线程调度问题,提出一种基于线程流水线的线程调度策略。基于片上多线程处理器,借鉴流水线技术的并行优势,引入线程流水线的概念。通过确定线程特征指标,计算线程流水线的聚合度及对应线程的吻合度,从而完成线程调度,并在此基础上对其进行嵌入式方向的优化。模拟真实环境的实验结果表明,与基于静态优先级的调度策略相比,该策略消耗时间较少。     

基于长并行距离优先的确定性多线程调度

随着多核技术的不断发展,多线程技术更加广泛地应用于计算机软件中.但由于执行的不确定性,多线程程序的排错和调试存在着很大的困难.确定性多线程系统可以使多线程程序以确定的方式执行,即多次执行同一个多线程程序的顺序和结果是相同的,这可以大大简化多线程程序的排错和调试.但是,确定性多线程系统会导致多线程程序性能的下降.本文提出一种基于长并行距离优先的确定性多线程调度算法,优先执行并行距离长的线程,减少线程总体等待时间,从而提高多线程程序的效率.实验结果表明,本文方法可以使多线程程序的性能提升10%,并且具有很好的可扩展性.     

多线程程序数据竞争检测与证据生成方法

数据竞争是多线程程序最为常见的问题之一。由于线程交织导致状态空间爆炸,多线程程序数据竞争引起的错误检测难度大、成本高、精度低;此外,即使检测到数据竞争,由于线程调度难以控制、执行过程难以复现,错误难以复现和定位。提出了一种多线程程序数据竞争检测与证据生成方法,基于程序语义分析和执行过程监测,构建程序的执行路径约束模型和数据竞争条件,将多线程程序数据竞争检测问题转化为约束求解问题,降低检测难度,提高检测精度;利用SMT求解器计算可能的数据竞争,并生成触发该数据竞争的程序执行序列,协助程序员定位和验证错误。实验中对10个程序进行了测试,相比现有数据竞争检测工具threadsanitizer和helgrind,本方法检测出的数据竞争多出287.5%和264.7%,且没有误报,而其他方法平均误报率为10.5%和9.8%。     

低功耗多线程编译优化技术

提出了在多线程体系结构中通过降低执行频率有效减小功耗的理论模型和方法.首先研究识别可降频运行的线程的计算模型和降频因子的计算,然后给出在编译过程中基于对应用程序行为的分析,结合线程划分的低功耗编译优化算法和实现策略.该模型和方法可用于具有执行频率可动态调整的多处理器类多线程体系结构,既可开发TLP(thread level parallelism),又可有效减小功率消耗.     

Scaling model checking of dataraces using dynamic information

Dataraces in multithreaded programs often indicate severe bugs and can cause unexpected behaviors when different thread interleavings are executed. Because dataraces are a cause for concern, many works have dealt with the problem of detecting them. Works based on dynamic techniques either report errors only for dataraces that occur in the current interleaving, which limits their usefulness, or produce many spurious dataraces. Works based on model checking search exhaustively for dataraces and thus can reveal even those that occur in rarely executed paths. However, the applicability of model checking is limited because the large number of thread interleavings in realistic multithreaded programs causes state space explosion. In this work, we combine the two techniques in a hybrid scheme which overcomes these difficulties and enjoys the advantages of both worlds. Our hybrid technique succeeds in providing thread interleavings that prove the existence of dataraces in realistic programs. The programs we experimented with cannot be checked using either an ordinary industrial strength model checker or bounded model checking.     

一种分布式共享存储系统的线程分配算法

讨论了软件实现了多线程ＤＳＭ 的通信开销和线程分配问题,给出了一种基于线程关系图的调度模型,并在此基础上提出了一种基于迭代的线程分配算法,通过大量的线程关系图对算法进行了评价,并且在一个软件ＤＳＭ系统中实现了该算法,同时给出了算法的评价结果和应用程序的性能数据。     

基于线程调度顺序控制的多线程程序测试

随着多核技术越来越普及,多线程程序的编程也越来越流行。但是多线程程序的正确性问题已经严重影响软件可靠性,且现有的测试技术不能很好地满足多线程程序的需求。本文重点研究多线程程序中最常见的一种bug,即数据竞争,提出一种基于线程调度顺序控制的测试方法。该方法混合静态方法和动态方法,能够有效地找到多线程程序中存在的数据竞争,且能够区分出哪些数据竞争是有害的,需要程序员优先修复。实验结果显示,对于数据竞争的触发概率,本文的方法使其平均从0.53%提高到79.2%,且本文所引入的运行时开销平均只有80%,与相关方法所引入370%的开销相比更优。     

基于内容和地点维度的机密信息降级策略

目前机密信息降级策略的研究主要集中在信息降级的内容、地点、时间等维度上,每个维度的策略都有一定的局限性,攻击者将会利用其他维度的漏洞,非法获取额外的机密信息。降级策略需要综合考虑多个维度来确保机密信息的可信降级。为此,利用攻击者知识模型,提出了一种基于内容和地点维度的降级策略。内容维度的关键思想是攻击者不允许通过滥用降级机制来获取额外的机密信息,而地点维度控制机密信息仅能通过特定的语句进行降级。此外,建立了该策略实施的类型规则,并证明了类型规则的可靠性。