故障注入技术在系留气球中的应用

本文首先讨论了常规测试和故障注入技术所运用的领域,其次介绍了故障注入技术的原理、分类,并根据在系留气球使用过程中碰到的各种问题,进行了研究分析,提出了相应的故障注入方法,最后通过故障注入试验,证明了方法的有效性。     

一种辐射环境下瞬时故障的软件检测方法

空间辐射环境中,大量的宇宙射线经常导致星载计算机出现瞬时故障,这些瞬时故障致使程序执行出现数据错误或者控制流错误。针对瞬时故障导致的程序错误,本文提出了一种软件实现的故障检测算法SITFT,它结合软件复算和标签分析的方法,既可以检测程序运行中的数据错误,又可以有效检测控制流错误。故障注入实验的结果表明,SIT-FT算法在性能开销比源程序增加58%～111%,存储开销增加153%～225%的前提下,使程序执行出现错误结果的情形比源程序减少了49.0%～73.2%。     

一种基于虚拟机的驱动程序加固技术

近年来设备驱动程序可靠性技术已成为操作系统领域的研究热点。本文首先分析了驱动程序可靠性研究现状,介绍了虚拟机监控器技术;然后结合虚拟机技术,提出了一个新的驱动加固框架VHarden,重点研究了驱动域之间的数据传输和隔离保护机制,并基于开源的Xen虚拟机监控器和Linux操作系统,设计和实现了该原型系统;最后采用基于软件的故障注入工具对该原型系统进行了评测。测试结果表明,VHarden驱动加固结构可有效提高Linux操作系统的可用性。     

基于半实物仿真的电路板故障注入系统设计与实现

为了满足某型装备电路板测试性与诊断设计评价的需求,提出了一种基于DSP技术,利用半实物仿真方式实现的故障注入系统;该系统以TMS320C5416系列DSP器件为核心器件,利用CPLD扩展外部电路,主控计算机与该系统的通信通过USB接口实现,在故障注入时通过半实物仿真模式实现对电路板典型故障的注入;通过对典型电路的故障注入试验表明,该系统可靠性高,配置灵活,使用方便;目前该系统已经在工程实践中得到应用,效果明显,对提高电路板测试性设计水平具有重要意义。     

卷积神经网络加速器中SEU的评估与加固研究

AI加速器在空间探索应用时需要考虑到空间辐射环境下SEE引发的软错误。在AI加速器设计过程中,需要对其SEE容错能力和可靠性进行评估,本文对Lenet-5的加速器进行了SEU故障注入,提出了一种从网络结构与电路模块映射的角度进行统计评估的方法。实验结果证明,在神经网络中,由于AI加速器计算数据大的特点,发生在权重和特征图的SEU错误在传播过程中有可能会被池化层屏蔽掉,SEU错误发生在靠近输出的层级比靠近输入的层级更容易导致识别准确率的下降。此外,实验还发现,在加速器电路模块映射中,负责产生使能信号和地址控制信号的控制单元CTRL比处理单元PE和存储单元MEM更容易被SEU错误所影响,严重时会影响加速器的正常运行。最后本文针对评估结果,进行了STMR加固措施对CTRL进行了加固,相比于FTMR,极大地减少了面积开销。     

通信芯片电压故障注入测试与功能安全评估方法

芯片是现代信息技术的核心和基础,芯片的功能安全在确保电子技术的可靠性方面发挥着重要作用。本研究以CAN通信芯片为对象,提出了一种基于电压故障注入的芯片功能安全评估方法。通过基于原型系统的自动化硬件故障注入测试,并结合自动触发信号与控制模块的设计,完善了目前CAN芯片安全性测试技术和功能实现上的不足。另外,基于该CAN芯片测试结果,提出了芯片对故障因素敏感的功能安全评估依据。结果表明,该电路通信芯片的某些管脚对标准工作电压范围下输入电压的幅值、脉宽和延迟毛刺较敏感。测试电路系统能够自动实现1.5~5.5 V大范围工作电压下的随机错误注入,以及错误要素敏感度分析,为提高通信芯片安全性提供更高效的评估依据。     

基于未知故障模型的多重持续故障分析北大核心CSCD

持续故障分析是2018年提出的一种新型故障分析技术,该技术引起了国内外学者的广泛关注。目前虽然已经提出了各种针对不同密码系统的相关分析方法,但针对未知故障数量的故障模型的研究仍然一片空白。然而这是一种更为实际的攻击条件,尤其在多故障时,攻击者难以控制原始值集合与故障值集合没有重合。基于此,文章提出一种相对宽松的故障模型下的多重持续故障分析模型。攻击者无需知道任何关于故障值、位置,甚至数量的信息。充分利用持续故障在所有加密过程中保持不变的特性,利用密文不同字节的结果缩小故障值范围,最终达到恢复密钥的目的。理论证明和仿真实验验证了分析模型的有效性。以AES-128算法为例,在仅密文的条件下仅使用150条密文就可以将候选密钥数量控制在很小的范围内,攻击成功率为99%以上,有效减少了所需密文数量。当频繁更换密钥后,成功通过增加循环轮数恢复密钥,显著降低了攻击难度。     

基于数字孪生的虚拟仿真系统研究与应用

为解决全实物平台开发环境搭建困难、不便于测试与维护等问题,在研究PowerPC 处理器的实时嵌入式开发的基础上,采用数字孪生技术的设计思想,完成了一种拥有故障模拟与注入、协同仿真与模块化编程等功能的超实时虚拟仿真系统;提出了一种全数字仿真系统的设计与实现方法,基于数字孪生技术把硬件主板上的处理器以及外围设备虚拟化,集成到数字模型当中;各模型之间相互协同控制,实现CPU控制外部设备与动力学模型等设备之间的通信,以及数据收发、内存读写、串口输出等行为,最终实现与物理设备相同的功能;另外,采用了虚实结合的方法验证了运行结果的准确性,加快了软件执行效率,便于快速全面的系统开发与测试,从而更好地运用到各个领域当中。     

基于SCSI的故障注入工具设计与实现

研究海量存储系统的可用性评测,设计一种基于小型计算机系统接口(SCSI)协议的故障注入工具。该工具在SCSI协议中间层截获SCSI上层命令,修改命令后,能够实现多种暂态和永久故障的注入,有效地模拟存储系统可能遇到的各种故障。根据目标系统特点确定故障模型和注入参数,注入结束后,进行注入结果回收和离线数据分析。实验测试结果验证了该故障注入工具的有效性。     

基于VHDL的故障注入工具的研究

基于VHDL的故障注入技术是一种验证系统可信性的有效方法,构造基于VHDL的故障注入工具是故障注入研究的一个重要组成部分.对基于VHDL的故障注入技术进行了研究,详细描述了该故障注入工具的结构和主要模块功能,并进行故障注入实验,分析和计算故障的激活率、探测率、恢复率.故障注入工具可用于对中等复杂度的VHDL模型进行故障...