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一种改进的控制流差错检测和恢复机制研究
  • ISSN号:1001-3695
  • 期刊名称:《计算机应用研究》
  • 时间:0
  • 分类:TP206.3[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]廊坊师范学院数学与信息科学学院,河北廊坊065000, [2]北京大学信息科学技术学院,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金重点资助项目(61321001/F01)
中文摘要:

运行于处理器上的进程如果在运行期间发生暂态故障,有可能导致严重的系统故障或安全漏洞。因此,必须在对系统造成损害前检测并尽量纠正这些差错。现有的差错检测方法虽然潜在性能优异,但是成本极高,因此无法在实践中部署。为了解决这一问题,提出了一种基于硬件的控制流监控技术。该技术首先从程序二进制接口提取出程序的合法控制流图,计算出CRC签名,对合法的控制流图进行编码;然后,当程序在处理器上运行时,使用预先计算好的签名来检验程序的运行期间控制流。该技术的控制流差错检测覆盖率可达99.98%,且可快速纠正差错,提高了控制流暂态差错的容错性。它对主处理器的性能开销极低(1%左右),面积成本也比较小(〈6%)。给出的控制流运行期间监控技术经过扩展后,可以高效地监控并检测出处理器上正在运行的指令的各种暂态差错。

英文摘要:

Transient errors during execution of a process running on a processor can lead to serious system failures or security lapses. It is necessary to detect, and if possible, correct these errors before any damage is caused to the system. The existing error detection method is excellent potential performance, but high cost and hence cannot be deployed in practice. To solve this problem,this paper described a hardware based control flow monitoring technique, firstly, it extracted the valid control flow graph for the application from the application binary and computed the CRC signatures to encode the valid control flow graph. And then used these pre-computed signatures to verify the runtime control flow of the application while it executed on a processor. This technique achieves a high coverage of control flow error detection (99.98%) and has the capability to quickly recover from the error, making it resilient to transient control flow errors. It posed an extremely low performance overhead ( - 1% ) and reasonable area cost ( 〈 6% ) to the host processor. The framework for runtime monitoring of control flow described can be extended to efficiently monitor and detect any transient errors in the execution of instructions on a processor.

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期刊信息
  • 《计算机应用研究》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术厅
  • 主办单位:四川省计算机研究院
  • 主编:刘营
  • 地址:成都市成科西路3号
  • 邮编:610041
  • 邮箱:arocmag@163.com
  • 电话:028-85210177 85249567
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-3695
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1196/TP
  • 邮发代号:62-68
  • 获奖情况:
  • 第二届国家期刊奖百种重点科技期刊,国内计算技术类重点核心期刊,国内外著名数据库收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:60049