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嵌入式系统安全性的分析与研究

作　者: 裴华艳
导　师: 裘雪红
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统安全软件攻击的防御安全监控与检查
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

嵌入式系统有限的资源(如处理能力、存储空间等)及特殊的运行环境使其安全性设计和实现不同于其他通用计算机系统。在有限的资源下,系统不仅要完成预期的功能,还要支持加密算法、安全协议或其他安全要求,这种双重要求使嵌入式系统的安全性设计面临很大的挑战。本文简要探讨了嵌入式系统安全的基础知识,包括嵌入式系统常见的硬件攻击和常见的软件安全性缺陷与漏洞,以及嵌入式系统安全性设计面临的挑战,在此基础上主要研究了利用“可靠”程序的漏洞或缺陷进行的软件攻击,分析了相关防御技术的优缺点,然后深入研究了两种防御此类软件攻击的硬件辅助运行时安全监控技术——代码监控技术和数据特性检查技术,对这两种技术的设计原理、实现机制以及各自的优势和不足进行了细致而深入的分析,并在此基础上对其分别提出了几点改进和扩展思想。最后,本文搭建了对这两种技术进行模拟的仿真环境SimpleScalar3.0,并对代码监控技术的性能进行了仿真,仿真结果表明,这种技术能够以很小的性能开销增强嵌入式系统中程序的安全执行。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 选题背景及选题意义  7
  1.2 嵌入式系统安全研究的现状  7-11
    1.2.1 嵌入式系统典型的安全性要求  8
    1.2.2 嵌入式系统常见的软硬件攻击  8-10
    1.2.3 嵌入式系统安全性设计面临的挑战  10-11
  1.3 论文的主要研究内容  11-13
第二章利用程序缺陷进行的软件攻击及相关防御技术  13-23
  2.1 缓冲区溢出攻击  13-16
    2.1.1 栈溢出攻击  14-15
    2.1.2 堆溢出攻击  15-16
  2.2 缓冲区溢出攻击的防御技术  16-20
    2.2.1 基于内核的技术  16-17
    2.2.2 基于静态分析的技术  17-18
    2.2.3 运行时技术  18-20
  2.3 确保程序安全执行的其他技术  20-21
    2.3.1 基于软件的技术  20
    2.3.2 基于硬件的技术  20-21
  2.4 本文研究的技术  21-23
第三章运行时安全监控技术  23-35
  3.1 代码监控技术  23-29
    3.1.1 代码监控技术的编译流程  23-24
    3.1.2 代码监控技术的体系结构  24-25
    3.1.3 代码监控技术各模块的设计  25-27
    3.1.4 代码监控技术的应用  27-29
  3.2 数据特性检查技术  29-35
    3.2.1 程序数据保护面临的挑战  29
    3.2.2 数据特性检查技术的体系结构  29-30
    3.2.3 数据特性检查技术各模块的设计  30-32
    3.2.4 数据特性检查技术的应用  32-35
第四章运行时安全监控技术的分析与仿真  35-55
  4.1 代码监控技术的分析  35-40
    4.1.1 设计原理的分析  35-36
    4.1.2 实现机制的分析  36-37
    4.1.3 代码监控技术的优势  37-38
    4.1.4 代码监控技术的不足  38
    4.1.5 改进思想  38-40
  4.2 数据特性检查技术的分析  40-43
    4.2.1 设计原理的分析  40-41
    4.2.2 数据特性检查技术的优势  41-42
    4.2.3 数据特性检查技术的不足  42
    4.2.4 改进思想  42-43
  4.3 代码监控技术的仿真  43-55
    4.3.1 SimpleScalar仿真工具集  43-45
    4.3.2 SimpleScalar仿真环境的搭建  45-51
    4.3.3 基准评测程序的运行  51-52
    4.3.4 代码监控技术的性能仿真  52-55
第五章总结与展望  55-57
  5.1 本文总结  55
  5.2 展望  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
硕士在读期间的研究成果  63

嵌入式系统安全性的分析与研究

内容摘要

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