关键词： 网络爬虫   SQL注入   多线程   Word导出  

摘要： 随着互联网的发展,Web应用程序的应用普及越来越广泛,其自身存在的漏洞正面临着巨大的威胁,每年都有成千上万的针对Web漏洞的攻击事件发生。而SQL注入漏洞作为其中最常见的漏洞之一,如何发现和避免SQL注入漏洞,不仅仅是安全测试人员的重点测试对象,现如今也逐渐地被纳入开发人员的考虑范畴。本课题以中国证券登记结算有限责任公司对所属网站以及在线业务系统的安全防护为背景,着重对Web应用程序的SQL注入漏洞的检测进行研究,主要研究内容包括网络爬虫、漏洞检测、导出报告等。最终依托MFC平台开发出一款检测SQL注入漏洞的系统。本系统应用了一种简易、高效、非破坏性的SQL注入漏洞检测方法,再结合多线程技术、广度优先搜索策略,从而完成对SQL注入漏洞的检测,最终实现系统可对较大规模Web应用程序进行检测,并且系统运行效率十分突出。该系统可在分析HTML网页内容时将网页文件临时存储到本地,再将分析结果存到队列中进行多线程处理。而在漏洞显示功能中,提供了包括数据库视图、列表视图、详细漏洞信息视图等多种观察数据的视角,并且随时能够以Word格式导出漏洞信息的报告。总之,本系统在SQL注入漏洞检测方面相较于其他主流的黑盒安全扫描工具,具有针对性强、检测速率快、误报率低等特点。

关键词： smart manufacturing   Industry 4.0   digital manufacturing   manufacturing resiliency   sustainable manufacturing  

摘要： The paper outlines key characteristics of smart manufacturing, data-driven, networked, connected, resource sharing, resilient, and sustainable. Manufacturing resiliency and sustainability have received limited attention in the literature and they are the focus of this paper. Both are related and offer challenges that may become differentiators of smart manufacturing. Resiliency provides businesses with defenses against natural and human caused adversities. The list of attributes provided in the paper is intended for comprehensive assessment of manufacturing resiliency. Solutions are needed to make businesses more resilient and sustainable. Research on business models equating sustainability with an industrial activity is suggested. A scheme for labeling environmental friendliness of materials makes as a token contribution to sustainability. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.

关键词： 高级加密标准   加密电路   低功耗设计   多电压域划分   门控时钟  

摘要： 目前，信息技术发展的越来越成熟，信息安全技术得到了广泛的应用。高级加密标准(Advanced Encryption Standard: AES)作为新一代的分组密码算法，经过了严格的筛选和论证，具有优异的加密性能，已经被广泛应用于信息安全的各个领域，包括移动终端、可穿戴设备、无线传感器网络等有低功耗要求的设备。本课题基于SMIC28nmCMOS工艺设计了一款低功耗AES加密电路，主要工作如下:　　首先，论文中分析了AES加密算法原理，包括AES算法加密解密步骤以及各子模块变换原理。并且论述了数字集成电路中功耗的来源、数字电路低功耗设计方法以及低功耗设计流程。　　其次，研究了AES算法硬件架构设计以及各子模块电路设计方法。并提出了一种基于BI(Bus-Invert)编码的AES电路，BI编码算法可以有效降低传输数据的翻转率，由于AES加密电路需要经过复杂的组合逻辑运算，将BI编码技术应用到AES加密电路中，降低了AES电路中输入信号的翻转率，从而使AES电路的功耗大大降低。　　再次，对AES电路的数字逻辑综合方法进行研究。并且，在基于BI编码的AES电路基础上，提出了一种多电压域划分及插入门控时钟的AES电路设计方案。根据AES电路各子模块的特点，将电路划分成4个不同的电压域，并且在电路中插入门控时钟单元来进一步降低功耗。　　最后，对AES电路进行后端设计，并对设计结果做功耗分析。后仿真结果表明:改进后的AES电路面积为12619.1um2、在时钟频率为20MHz时，功耗仅为0.0347mW，处理每位数据需要的能量是传统低功耗AES电路设计方法的1/10。

关键词： 射频接收机   射频发射机   低功耗设计   功率合成器   人工神经网络  

摘要： 随着物联网、人工智能和半导体制造技术的快速发展,人类正逐步进入信息化与智能化的社会,数以十亿计的无线设备正在不间断地发送和接收数据。射频收发机是无线通信设备的基础性零部件,是电子设备间无线通信的必要媒介,其性能直接决定了无线设备间的通信质量、通信模式、稳定性与待机时间。本文从使用经济高效的CMOS技术节点的角度,回顾了超低功耗射频收发机和集成电路设计的发展历程,结合射频收发机前端的基础理论,以降低系统功耗和提高全局效率为目标,对射频收发机及其关键模块设计进行了广泛和深入的研究。得益于近年来机器学习技术的发展,本文首次将神经网络集成到射频收发机中,研究并实现了基于机器学习技术的自动功率调节与信道切换。主要研究成果如下:1.超低功耗接收机的设计:植入设备的电池往往是不可能或者极难更换的,这严重限制了无线收发器的功耗。超低功耗射频接收机通常采用极端的低功耗工作模式来节省电力,在这种情况下,本振的锁定时间决定了占空比的下限,本文首先分析了接收机设计的关键制约因素,进而提出了一种基于噪声消除技术的低功耗LNA,将差分信号中同相位的噪声相互抵消,实现噪声优化;接下来,提出了一种具有倍频功能的低功耗频率综合器,这使得振荡器可以工作于载波频率的1/9,相对于常规振荡器,其起振时间短,工作频率低,功耗更低;本超低功耗接收机采用180 nm CMOS工艺流片,测试结果显示,本接收机的增益为61.2 dB,噪声系数为16.8 dB,IIP为-15.8 dBm,消耗功率为73W。2.低压工艺下发射机的设计:高集成度的射频发射机可以降低无线通信系统的制造成本,但是,功率放大器大多仍需采用高压工艺实现。低击穿电压和高拐点电压是现代纳米及深亚微米CMOS工艺主要缺陷,限制了负载端的可用电压摆幅,也限制了输出功率。本文首先研究和分析了发射机设计中的非线性问题和效率问题;在此基础上,提出了在低压工艺中通过使用功率合成器来提升发射机的输出功率的方法,研究并对比了威尔金森功率合成器和变压器结构功率合成器,设计了一个高转换效率的变压器结构的功率合成器;最后,使用变压器结构的功率合成器设计并实现了一个低压工艺下高集成度的,高效率高输出功率射频发射机。仿真结果显示,本发射机在5.2-5.8 GHz范围内输出功率大于23.3 dBm,PA的漏极效率为25.7%。3.基于机器学习技术的低功耗射频发射机设计:全球有不计其数的无线设备被使用,每小时的功耗约为61万亿瓦特。传统的发射机“不知道”发射距离和目标,所以PA通常需要使用全功率以确保接收端可以接收到信号。人工神经网络也可用于RF电路设计,在本文将前馈多层感知机集成到发射机中,实现了数据传输智能化。本文首先介绍了机器学习算法的关键问题以及解决方法;然后,研究并设计了一个具有数据识别能力,能自动切换发射机发射信道和发射功率的多层感知机;设计并实现了一个可编程控制输出频率的压控振荡器和一个可变输出功率的高效率的功率放大器;最后,对本文提出的智能发射机进行了整体仿真和流片验证。测试结果表明,该发射机的MLP网络能识别数据并自动调整发射机的发射功率和传输信道,识别准确率为95.1%。该发射机的峰值输出功率为14.9dBm,工作电压为1.5 V,功耗为34.3 mW。

关键词： LoRa   低功耗   OpenWrt   数据碰撞   MQTT  

摘要： 受益于科学技术的飞速发展,物联网技术已经在当今生活中得到了广泛的应用。在物联网技术中低功耗、远距离无线传感网络起着至关重要的地位,与其它无线传感网络相比较,基于LoRa的无线传感网络可以适应更远距离、低功耗的应用场合。本文设计实现了基于LoRa的无线传感网络数据传输系统,主要包括三方面的工作:第一,在硬件系统中,终端节点模块以STM32L151C8T6低功耗单片机和SX1278射频芯片展开设计;路由网关一侧,采用片上集成系统芯片MT7688A微处理器和LoRa射频集中器构成路由网关硬件电路。第二,完成了终端节点微控制器与路由网关微处理器对射频芯片的软件驱动,根据路由网关系统的实际需要,在MT7688A路由网关上移植了 OpenWrt操作系统,实现了数据压缩传输、LoRa网络私有通信协议、MQTT通信协议,同时为了防止路由网关与服务器之间的网络故障,在路由网关中移植了 SQLite3备用数据库。第三,考虑到传统LoRa网络采用ALOHA算法的不足,提出了一种基于CAD模式的防碰撞算法,并在LoRa网络中仿真分析了两种算法的数据碰撞率。最后,在实际不同环境中测试了终端节点的实际功耗、数据传输距离、数据压缩率、MQTT通信效果等。对于本文设计的基于LoRa的无线传感网络数据传输系统,通过仿真的结果表明基于CAD模式的防碰撞算法碰撞率远低于传统的ALOHA算法,可以容纳更多的LoRa节点。经过实际测试,通过对硬件和软件的优化终端模块低功耗休眠模式电流达到5.4uA,系统终端节点与客户端可以正常通信,实际测试的最远传输距离可以达到4.12Km,满足远距离应用的需求。

关键词： LDO   POR   电源管理   静态电流   长电源上升时间  

摘要： 随着集成电路的发展,片上系统(System on chip,SOC)得到越来越多的应用,而作为片上系统的重要模块,电源管理电路是必不可少的。低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)和上电复位电路(Power On Reset,POR)作为电源管理电路中的重要模块,被广泛应用到各种电路中。本文首先介绍了LDO电路和POR电路的原理和性能参数,之后,采用Global Foundries 0.13μm SiGe BiCMOS工艺进行了LDO电路和POR电路的结构设计,并给出前仿真结果。然后,介绍LDO电路和POR电路版图的绘制,给出后仿真结果。最后,对前后仿真结果进行对比分析。LDO电路的后仿真结果表明,电路的工作电流可以从0mA到30mA,输入电压从2V变化到3.3V时,输出电压为1.8V,线性调整率为0.205%,负载调整率为0.648%,工作温度范围从-40℃到125℃,LDO电路的静态电流为74.6μA。POR电路的后仿真结果表明,电路的欠压检测电压为0.53V,能够满足长电源上升时间的要求,电路的静态电流为37.5nA。

关键词： 图像传感器   多节点协同   LPL优化协议   嵌入式系统   信息采集  

摘要： 无线多媒体传感器网络因其传感数据内涵丰富、数据处理和传输能力强而有着极为广阔的应用前景。在文化遗址考古发掘过程的全方位信息记录工作中，传统的摄像机和照相机，一方面因需要固定的网络连接和电源供应，而无法方便地在考古现场灵活部署，另一方面也无法满足采集汇聚考古发掘现场的各类环境传感器的标量数据的需求。而在考古现场全方位信息获取、田野遗址安全监控、壁画病害长期监测等应用中，均需要在野外恶劣环境下进行长期高分辨率的图像信息采集获取和无线传输;无线多媒体传感器网络已经成为解决这类应用问题的关键技术。本项目的主要目标是设计开发适用于考古发掘现场全方位环境获取的支持多节点协同的低功耗无线图像传感器设备，以满足考古发掘现场持续的高清晰度图像数据采集和各类环境传感器数据汇聚的要求。　　低功耗无线图像传感器节点具有功耗低、无线部署、支持多节点协同等特点，拥有图像采集、图像传输、远程唤醒等功能，针对这些特点和功能，本文详细介绍了该节点的软硬件设计流程。硬件设计方面，介绍了MCU、FLASH、射频模块、3G模块以及人机交互模块的原理图及PCB设计。软件设计方面，介绍了系统的初始化方案、图像采集策略、图像传输策略以及低功耗唤醒策略，并完成了摄像头、MU509模块以及射频模块的通信协议及协议解析方案设计。　　其次，本文介绍了两项关键技术。其一是基于LoRa模块的低功耗唤醒优化协议设计。低功耗唤醒技术是实现多节点协同的基础。传统的LPL是一种典型的应用于无线传感器网络的MAC协议，发送方必须发送昂贵的长消息才能保证接收节点收到包中的有效数据，在本文所提出的协议中，采用将唤醒包切分为多个小唤醒单元的方法，大大降低唤醒过程中接收节点的能量损耗。其二是Contiki操作系统移植技术，Contiki是一个针对无线多媒体传感器应用环境，开源的、高度可移植的多任务操作系统，本文成功地移植了Contiki操作系统到硬件平台上，并详细说明了Contiki操作系统在无线图像传感器硬件平台上的移植方法，完成了系统的进程调度方案设计。　　最后，通过功能测试和功耗测试，验证了本文所设计的无线图像传感器节点可以满足考古发掘现场持续的高清晰度图像数据采集和各类环境传感器数据汇聚的要求，并指出了下一步需要优化的方向。

关键词： Object Detection   Image Detection   Low-Power   Long-Range   High-Resolution   Image Differencing   Frame Differecing   Morphology   Multi-Threading   Hardware Acceleration   ARM   Vivante   NXP   GPU   CPU  

摘要： Many image processing algorithms exist that can accurately detect humans and other objects such as vehicles and animals. Many of these algorithms require large amounts of processing often requiring hardware acceleration with powerful central processing units (CPUs), graphics processing units (GPUs), field programmable gate arrays (FPGAs), etc. Implementing an algorithm that can detect objects such as humans at longer ranges makes these hardware requirements even more strenuous as the numbers of pixels necessary to detect objects at both close ranges and long ranges is greatly increased. Comparing the performance of different low-power implementations can be used to determine a trade-off between performance and power. An image differencing algorithm is proposed along with selected low-power hardware that is capable of detected humans at ranges of 500 m. Multiple versions of the detection algorithm are implemented on the selected hardware and compared for run-time performance on a low-power system.

关键词： 低功耗   无线传感器网络   粮情监测   差分定位  

摘要： 我国是人口大国同时也是农业大国,其中的粮食安全问题是关系到国计民生的重大问题,而安全储粮是粮食安全的重要部分。粮食储藏过程中因粮食呼吸作用产生大量热量,如果不能及时散热会导致粮食变质,这给安全储粮工作带来较大挑战。传统的粮情监测系统采用测温线缆直接连接大量传感器,在使用过程中经常相互缠绕在一起,给仓内作业带来不便。为了保证安全储粮工作的顺利进行,本文设计了一种基于无线传感器网络的无线粮情监测系统。该系统采用NB-IOT、无线网络、传感器等技术。系统主要包含粮情监测分机和测温节点的设计,以及设备与OneNet平台的连接等多个方面。本文主要进行了以下工作:1)分析了现行粮情监测系统中存在的不足,根据安全储粮工作中存在的问题,结合我国实际国情,提出了一种低功耗,低成本,高可靠性且便于设备安装和维护的粮情监测系统模型。2)针对现行粮库测温系统中测温电缆在使用和维护过程中存在的问题进行研究,提出了单个可移动的无线测温节点,该测温节点采用CC1101微功耗射频电路作为通讯模组,STM32L031F6P6超低功耗单片机作为控制器,单总线数字传感器DS18B20测温,大容量锂电池供电。3)根据粮情监测系统的实际情况,对传感器网络的室内定位技术进行深入研究,针对粮库测温节点的部署特点,提出了一种基于RSSI的动态信标节点的差分定位模型,有效解决了在粮情测监测统中采用无线传感器网络难以精确定位的问题,同时该定位方案不需要大量额外的信标节点,降低了系统的硬件成本。4)根据粮情监测系统设计目标,对测温节点功耗进行分析,通过软硬件两个方面的设计尽可能降低节点的功耗,分析测温节点各部分工作电路的电流消耗情况,提出了测温节点定时唤醒,集中上报和主动异常上报的机制,在测温节点低功耗的同时能够将异常数据实时上报。

关键词： 多线程程序   并发缺陷   漏洞检测   数据竞争  

摘要： 并发程序开发语言的高速发展引入了许多并发缺陷，而并发程序运行时的不确定性，使得并发缺陷的分析和检测具有极大的挑战性。本文将并发缺陷分为一般并发缺陷和安全相关的并发缺陷两类，分别进行深入的研究分析。　　在一般并发缺陷的研究方面，本文主要关注如何提高服务器程序的并发程度从而提升并发缺陷的检测效果。服务器程序需要存储大量数据，并在短时间内响应大量请求，多数服务器应用都是高并发程序。研究表明，提高程序的并发程度可以使测试效果更好。本文利用同步对来量化描述并发程度，提出了一个针对服务器程序的请求调度框架ConRS，它能对现有测试样例中的请求重新进行调度，从而提高程序的并发程度。与服务器压力测试工具相比，ConRS包含了更多的请求分类。在MySQL服务器上进行的实验表明，应用ConRS后，运行同样的测试样例，检测到的同步对和数据竞争数量平均分别多出29.4％和98.23％。　　本文将与安全相关的并发缺陷称为并发漏洞。并发漏洞是有害的并发缺陷，通常可以被攻击利用。关于并发漏洞的分析，本文主要关注多线程执行中可能会出现内存损坏的漏洞。近期，研究人员试图应用数据竞争检测工具来检测并发漏洞，但由于大多数（约90％）数据竞争都是良性的，这些数据竞争检测工具在检测并发漏洞方面并不十分有效。基于最大因果模型的检测技术依赖于约束求解器的求解结果，对线程调度进行预测，它们在实践中可能会遗漏并发漏洞。本文的观点是，多数并发漏洞的发生与事件的执行顺序更为相关，在不同执行过程中发生顺序可以反转的事件发生漏洞的可能性较大。在此基础上，本文提出可交换事件的概念来描述这样的事件，并提出了相应的检测算法。同时，以这个算法为核心，进一步提出了针对三种具体并发漏洞的检测算法。本文将上述算法实现为检测工具ConVul，并将其应用于10个已知CVE漏洞和MySQL数据库服务器上。实验表明，与三个广泛使用的数据竞争检测工具和一个基于最大因果模型的并发漏洞检测工具相比，ConVul检测出10个已知漏洞中的9个，在MySQL中检测出6个0-day漏洞（4个已确认），而其他检测工具最多只能检测到上述16个漏洞中的3个。