《安全關鍵和能量有效的實時任務調度技術研究》是依託電子科技大學,由江維擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：安全關鍵和能量有效的實時任務調度技術研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：江維
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
安全關鍵實時系統面臨著多樣化安全性挑戰，同時又不可避免地遭受能量受限的挑戰。當前實時任務調度研究缺乏同時對安全和能耗因素的考慮，因而不適用於能量受限的安全關鍵實時系統。本項目首先將對安全關鍵實時任務進行安全性量化，通過測試和分析安全服務機制的能耗和時間開銷，建立安全機制的細粒度能耗和運行時間開銷模型。然後分析已有的安全增強和能量有效策略，並在此基礎上設計安全和能耗感知的實時任務集成調度框架。針對安全關鍵的硬實時套用，進一步研究安全性能確保的低複雜度和高效率的算法；針對安全關鍵的軟實時套用，研究動態自適應的軟實時調度算法。本項目通過在實時系統中無縫集成安全增強和能量節省的任務調度技術，進而提高實時系統在安全關鍵嵌入式領域的實用性和可行性。
結題摘要
隨著計算機網路的不斷發展和進步，實時系統面臨著網路攻擊和系統脆弱性帶來的安全威脅，特別是處理安全敏感數據的關鍵套用。由於大多數實時系統採用電池供電，過快消耗電能可能導致執行關鍵任務的嵌入式系統過早失效。傳統實時系統在任務調度級缺乏同時對安全和能耗需求的考慮，不能很好地勝任安全關鍵的實時套用，因此，研究安全關鍵和能量有效的實時系統勢在必行，以填補國際研究在這方面的空白。 本項目圍繞能耗感知和安全感知的實時任務調度展開研究，從而提高安全關鍵嵌入式系統的安全性和能量使用有效性。本課題針對安全性能分析和安全感知實時調度的關鍵技術，具有一定創新性，並通過深入研究取得了突破性成果。與此同時，我們通過相關實驗平台和套用環境對相關技術的有效性和合理性進行了充分的驗證。本課題主要完成了以下工作：1、搭建了一套適合於嵌入式實時系統的能耗和時間開銷測試平台，此平台是基於ARM9開發平台、µCOSII實時作業系統、Cryptlib密碼庫、NI數據採集裝置和LabView開發環境的綜合軟硬體平台，是一種近似非侵入式、高精度的測試平台。2、基於上述平台，測試了大部分主流密碼算法的相關運行開銷，然後提出了面向單位能耗，功率和處理速度的三維安全算法性能分析框架，並對大量關鍵數據進行了分析總結。3、在安全量化方面，提出了一種更為實際的安全量化指標，即基於安全風險的安全量化指標，並擴展套用到單機和分散式系統的設計最佳化中。4、針對安全關鍵的硬實時系統，我們分別提出了面向性能最優、性能統計確保和約束統計確保的近似動態規划算法，以及基於模擬退火和遺傳算法的智慧型演化算法，實現對單機和分散式硬實時系統的最佳化和調度。5、針對安全關鍵軟實時套用，我們提出了基於改進PID反饋控制的安全自適應算法，並套用於單機實時任務調度、Nand Flash存儲套用和分散式調度；同時，提出了基於MPC（模型預測控制）的線性二次型最優控制模型等實現分散式自適應安全管理。基於以上研究，我們發表了18篇論文，取得了3項軟體著作權，榮獲了1項國際學術獎，並培養了4名優秀研究生。 本課題是安全關鍵實時系統當前研究的一個重要補充和突破，具有較強實踐指導意義，研究成果可套用於我國可信嵌入式領域，如航空電子、汽車電子等。本課題既迎合了嵌入式領域對安全關鍵實時套用的迫切需求，也可為非實時系統安全增強提供了一定的理論與實踐依據。
