嵌入式系統(tǒng)彈性應(yīng)對(duì)方法研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,而且正日益變得龐大和復(fù)雜化,造成系統(tǒng)的可靠性與安全性越來(lái)越差。如何讓嵌入式系統(tǒng)在遭受侵害時(shí)保持一定的性能并安全運(yùn)行,是嵌入式系統(tǒng)一個(gè)十分重要的研究領(lǐng)域,嵌入式系統(tǒng)彈性應(yīng)對(duì)機(jī)制應(yīng)運(yùn)而生。目前的嵌入式系統(tǒng)安全研究往往從靜態(tài)預(yù)防的角度考慮問(wèn)題,缺乏動(dòng)態(tài)安全策略的設(shè)計(jì)思想,無(wú)法動(dòng)態(tài)掌握系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的安全狀況并做出響應(yīng),對(duì)嵌入式系統(tǒng)硬件配置變化的適應(yīng)性較差。本文為解決這些問(wèn)題,提出了彈性應(yīng)對(duì)的解決思路,主要開(kāi)展了以下幾方面

2、的研究工作:
　　 分析了嵌入式系統(tǒng)安全領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)安全、進(jìn)程安全和系統(tǒng)調(diào)度等方面進(jìn)行了說(shuō)明和評(píng)述。探索了實(shí)現(xiàn)彈性應(yīng)對(duì)機(jī)制的方法,對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)安全體系結(jié)構(gòu)、檢查點(diǎn)機(jī)制和嵌入式操作系統(tǒng)調(diào)度等提升嵌入式系統(tǒng)安全可靠性的技術(shù)進(jìn)行了介紹。
　　 深入研究了彈性應(yīng)對(duì)理論及相關(guān)方法,定義了彈性應(yīng)對(duì)機(jī)制,介紹了嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的安全增強(qiáng)方法、嵌入式系統(tǒng)安全弱點(diǎn)和虛擬文件系統(tǒng)。對(duì)Flask安全框架、SELi

3、nux安全機(jī)制、弱點(diǎn)檢測(cè)與評(píng)估和動(dòng)態(tài)策略配置等實(shí)現(xiàn)彈性應(yīng)對(duì)機(jī)制的技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析?；赟ELinux安全機(jī)制,提出了嵌入式操作系統(tǒng)彈性應(yīng)對(duì)體系結(jié)構(gòu),討論了動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全狀況和動(dòng)態(tài)策略配置的方法,在體系結(jié)構(gòu)方面提升了嵌入式系統(tǒng)的彈性應(yīng)對(duì)能力。
　　 針對(duì)現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)無(wú)法動(dòng)態(tài)掌握系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的安全狀況并做出響應(yīng)的問(wèn)題,提出了基于弱點(diǎn)特征的安全等級(jí)評(píng)估方法,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)安全狀況評(píng)價(jià),為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置安全策略和動(dòng)態(tài)設(shè)置檢查點(diǎn)時(shí)

4、間間隔提供了決策支持。詳細(xì)闡述了組合弱點(diǎn)的危害評(píng)估、弱點(diǎn)特征向量分類(lèi)等實(shí)現(xiàn)安全評(píng)估的方法,討論了最少弱點(diǎn)組合問(wèn)題、弱點(diǎn)特征向量最佳分類(lèi)數(shù)問(wèn)題和弱點(diǎn)危害估值的更新問(wèn)題。
　　 以安全等級(jí)評(píng)估為基礎(chǔ),為提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性、健壯性、穩(wěn)定性和可恢復(fù)性,提出基于動(dòng)態(tài)檢查點(diǎn)時(shí)間間隔的進(jìn)程彈性應(yīng)對(duì)方法,應(yīng)用檢查點(diǎn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)進(jìn)程的備份與恢復(fù)。為實(shí)現(xiàn)檢查點(diǎn)時(shí)間間隔的動(dòng)態(tài)調(diào)整,對(duì)計(jì)算最優(yōu)靜態(tài)檢查點(diǎn)時(shí)間間隔的“J.T.Daly模型”進(jìn)行了改進(jìn),并基

5、于此模型提出了一種動(dòng)態(tài)設(shè)置檢查點(diǎn)時(shí)間間隔的新方法。與靜態(tài)設(shè)置檢查點(diǎn)時(shí)間間隔相比,動(dòng)態(tài)設(shè)置檢查點(diǎn)時(shí)間間隔的方法降低了檢查點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)率,提升了系統(tǒng)進(jìn)程的彈性應(yīng)對(duì)能力。
　　 針對(duì)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中硬件系統(tǒng)配置變化引起的系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度異常問(wèn)題,分析了系統(tǒng)調(diào)度異常產(chǎn)生的原因,提出了嵌入式系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度異常的彈性應(yīng)對(duì)方法。對(duì)調(diào)度異常進(jìn)行了形式化描述,定義了調(diào)度的平穩(wěn)性?；谡{(diào)度平穩(wěn)性提出了DX和SAR兩種調(diào)度規(guī)則,使操作系統(tǒng)對(duì)硬件配置變化的適