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%。     

基于SMT求解器的微处理器指令验证数据约束生成技术

处理器研制过程中需要对指令算术数据路径进行覆盖验证.针对现有模拟验证方法存在的不足,提出了一种基于可满足模理论(satisfiability modulo theory, SMT)的指令约束求解方法：利用可满足模理论求解器将指令级功能验证任务转化成数据约束求解满足问题.在结果操作数约束、操作数间约束、指令内部约束以及浮点操作数约束4个方面分别给出示例,并分别给出了利用SMT求解器进行约束建模的关键过程以及可以用于指令级功能验证的元组数据.为提高求解模型效率,提出了2种解决方法：首先利用时间阈值实现问题求解超时即终止的策略;其次是结合进程管理与线程管理技术,实现了指令功能约束并行求解框架,将串行求解任务分派给可并行执行的多个线程,提高了求解速度.该技术已成功应用于系统级验证中,有效提升了测试覆盖与质量,取得了很好的效益.     

带有通配符和长度约束的模式匹配问题求解模型

讨论了带有通配符和长度约束的模式匹配(PMWL)问题,其中模式由子模式序列集组成,两个相邻子模式的间隔在一定长度范围内。针对PMWL问题,已有工作包括设计启发式求解算法和对特殊情况进行完备性分析,然而还需要构建问题的基础求解模型。借鉴约束可满足问题框架,构建了由变量、值域和约束组成的三元组求解模型,对PMWL问题的基本概念和基本性质给出了形式化描述。最后,给出了算法求解PMWL问题的特定条件下的完备解。     

面向集成变量化设计的三维几何约束求解方法

针对集成变量化设计中三维几何约束和装配几何约束的混合建模与求解问题,提出改进的有向图方法.该方法采用几何约束的基本约束表达和几何实体的抽象对偶实体表达,引入定向弧表达实体之间的内在依赖关系建立混合几何约束有向图模型;结合约束有向图的优化处理,实现了几何约束系统的细粒度分解和高效并行求解.最后用实例验证了文中方法的正确性和有效性.     

数值与符号的耦合约束求解模型

采用约束关系依赖图(CRDG)表达耦合约束之间的依赖关系,从而建立数值与符号耦合约束模型.提出耦合约束的求解算法:对CRDG进行最小独立子图分解,对存在耦合约束的子图用"孪生变量法"进行一阶解耦,对没有耦合约束的子图用传统方法进行独立求解,求解之后再对孪生变量进行等效性验算.该耦合约束模型及其求解算法拓展了传统约束理论,实现了教学求解和推理求解有机地结合.     

面向用户使用习惯的安卓应用自适应方法

使安卓应用具有适应用户个性化使用习惯的能力可提升其用户体验。针对该目标,提出了一种面向用户使用习惯的安卓应用自适应方法。该方法结合软件自适应技术,以用户使用习惯为自适应的上下文因素,同时将自适应目标聚焦在动态管理应用的活动跳转序列上。为了支持开发者实现这样的应用,归纳了一组设计需求,并以两个用户使用场景为例展现了安卓应用构造过程中对设计需求的实现细节。     

使用敏感路径识别方法分析安卓应用安全性

安卓系统在手机端操作系统中长期占据主导地位,但由于安卓系统开放共享的特性和不够严谨的第三方市场审核机制,安卓平台受到众多恶意应用的侵扰.本文结合静态程序分析和机器学习方法,提出了基于敏感路径识别的安卓应用安全性分析方法.首先,针对恶意应用中存在的恶意行为以及触发条件,定义了敏感路径.其次,针对安卓应用中存在大量组件间函数调用关系,提出了一种生成应用组件间函数调用关系图的方法.再次,由于提取出的敏感路径信息无法直接作为识别特征,实现了一种基于敏感路径信息抽象的特征提取方法.最后,从GooglePlay、豌豆荚、Drebin等来源收集了493个应用APK文件作为实验数据集,本文方法的准确率为97.97%,高于基于API-Feature的检测方法（90.47%）,此外,在恶意应用和良性应用检测的精度、召回率、F度量等方面,本文方法均优于API-Feature方法.另外,实验表明APK文件大小会影响实验的结果,尤其体现在分析时间上（0-4MB大小的APK平均分析用时89秒;文件增大后,平均分析用时增长明显）.     

基于测试例生成的Android应用数据竞争验证方法

Android应用是一种事件驱动的并发程序。后台线程与异步事件执行顺序的不确定,导致数据竞争在Android应用中普遍存在。现有的针对Android应用的竞争检测工具会产生大量误报,且不能确定地重现竞争。针对以上问题,在现有的竞争检测结果的基础上,提出了一种基于测试用例生成的Android应用数据竞争验证方法。该方法首先构建应用的状态转化图,并基于状态转化图和现有竞争检测工具的检测结果自动生成包含潜在数据竞争的测试用例,然后在测试用例执行的过程中通过控制事件分发和线程的执行顺序来暴露竞争,观察竞争是否会引起程序异常。实验结果表明,该方法能有效地重现数据竞争引起的并发错误,并指出检测结果中的误报。     

基于变量访问序模式的中断数据竞争检测方法

在航天嵌入式软件等中断驱动型软件中,中断数据竞争问题十分突出.然而中断在并发语义、同步机制、调度机制等方面与线程（任务）有诸多不同,具有Ad-hoc特征,难以统一刻画,因此主流的数据竞争检测方法并不适用.以航天嵌入式软件数据竞争案例库为基础进行了系统分析,提出刻画有害中断数据竞争的7种缺陷模式.针对其中最常见且最难解决的单变量访问序模式,基于抽象解释提出一种支持过程间分析、中断并发分析的高效检测方法.设计并实现了相应的检测工具SpaceDRC.实验表明,SpaceDRC能够在145毫秒内检测出约21400行程序中的真实数据竞争.SpaceDRC已经在多个航天重点型号中进行了应用,使得中断数据竞争专项分析的效率提高了至少5倍,并且降低了问题遗漏率.     

Android 平台的数据存储技术

针对应用程序开发过程中不可避免的数据存储问题,从分析Android平台及其数据存储途径入手,详细阐述了SQLite数据库在该平台上的应用,并以电话簿为例,给出了开发的具体过程以及仿真结果。最后,提出了在应用程序间进一步共享数据库的解决方案。     

基于Android的分布式数据采集系统设计

随着无线传感网络技术的大量涌现,各种分布式测控系统得到了广泛的应用和研究.针对目前各种测控方法的不同,设计一种基于Android的分布式测控系统.主要论述了基于ZigBee的无线传感器网络,蓝牙通信帧格式,Android分中心数据接收和存储,远程数据上报.通过验证,基于Android的分布式测控系统操作简单,适用性强,能实现对环境信息的实时采集与远程上报,适用于多种特殊环境应用.     

基于共享内存的实时数据保存系统研究

详细介绍了基于共享内存的半实物实时仿真平台中数据保存系统的设计思路、工作原理和关键技术。通过对WindowsNT操作系统线程调度和中断响应的实时性改造和”中断驱动读取数据一数据缓冲暂存数据一多线程保存数据”软件架构的优化设计,改善了WindowsNT下中断响应和线程调度的实时性和确定性性能,实现了多节点、任意数据量的同时保存,为半实物实时仿真系统有效工作打下了基础。     

基于Android平台的现场质量数据采集系统

为了提高制造企业现场质量数据采集效率,满足移动化数据采集需求,针对目前质量数据采集方法的缺陷和不足,提出了一种基于Android平台的现场质量数据采集系统. 该系统以平板或手机作为客户端,通过WIFI或3G/4G网络与服务端通信,实现移动化数据采集;使用界面配置文件以实现用户自定义的质量数据采集界面,使得系统具有很好的柔性;使用规则配置文件来实现界面业务逻辑控制,使得客户端具有一定的智能性.     

一种抗混淆的大规模Android应用相似性检测方法

随着代码混淆、加壳技术的应用,基于行为特征的Android应用相似性检测受到的影响愈加明显.提出了一种抗混淆的大规模Android应用相似性检测方法,通过提取应用内特定文件的内容特征计算应用相似性,该方法不受代码混淆的影响,且能有效抵抗文件混淆带来的干扰.对5.9万个应用内的文件类型进行统计,选取具有普遍性、代表性和可度量性的图片文件、音频文件和布局文件作为特征文件.针对3种特征文件的特点,提出了不同内容特征提取方法和相似度计算方法,并通过学习对其相似度赋予权重,进一步提高应用相似性检测的准确性.使用正版应用和已知恶意应用作为标准,对5.9万个应用进行相似性检测实验,结果显示基于文件内容的相似性检测可以准确识别重打包应用和含有已知恶意代码的应用,并且在效率和准确性上均优于现有方案.     

基于Android平台的隐私泄漏静态检测工具的分析与比较

近年来,Android平台应用程序的隐私泄漏问题受到越来越多的关注。应用程序恶意获取用户隐私信息将会增加智能手机用户的隐私泄漏风险,针对该问题,国内外研究人员研究并提出了多种Android平台应用程序的隐私泄漏检测工具。对9种Android平台应用程序的隐私泄漏静态检测工具进行了分析与比较,总结了这些静态检测工具的检测对象、检测方法、能够检测的错误类型和检测效果,并为两种开源工具FlowDroid和IccTA设计了相关实验,以检验其性能及检测效果。针对50个下载的应用程序,FlowDroid成功检测出9个应用存在隐私泄漏,IccTA成功检测到7个组件间泄漏;针对12个自主设计的测试集,FlowDroid和IccTA都成功检测出其中涉及的多种隐私泄漏。     

基于Android终端的车间数据管理系统的设计

为了适应高校工程训练中心教学管理活动日益强烈的信息化需求,以达到工程训练中心教学管理体系信息化升级目的,文中设计了一种针对高校工程训练中心的车间数据管理系统方案。该系统基于B／S与C／S混合模式,使用带有近场无线通信（NFc）模块的Android智能终端与车间无线组网方式,构建系统功能模块与网络连接模块。经过对系统的实现与运行,验证了该车间数据管理系统有效地降低了服务模块耦合度,增强了系统人机交互能力,使车间数据采集应用更加灵活易用。