软件源代码安全缺陷检测技术研究进展综述
软件源代码安全缺陷检测技术研究进展综述
摘要：软件安全缺陷检测已经成为软件行业非常重要的一项工作。安全关键软件设计使用的C/C++语言含有大量未定义行为，使用不当可能产生重大安全隐患。本文将根据八篇前沿论文，总结提出八种比较新的软件安全缺陷检测技术和算法。设计和实现了一个可扩展的源代码静态分析工具平台，并通过实验表明，相对于单个工具的检测结果而言，该平台明显降低了漏报率和误报率。
关键字：源代码；安全缺陷；静态检测工具；缺陷描述
Abstract：Software security detection has become a very important work in the software industry. Fatal security vulnerabilities are caused by undefined behaviors of C/C++ language used in Safety-Critical software. This paper will give out eight kinds of new technology about the software security detection based on eight cutting-edge papers.
design.
Key words: source code; safety defects; static test tools; statistical analysis; defectives description 1引言：
近年来,随着软件事业的发展,人们逐渐的认识到,想要开发出高质量的软件产品,必须对软件的开发过程进行改善。研究表明,相当数量的安全问题是由于软件自身的安全漏洞引起的。软件开发过程中引入的大量缺陷,是产生软件漏洞的重要原因之一。软件源代码安全性缺陷排除是软件过程改进的一项重要措施。当前,与源代码安全缺陷研究相关的组织有CWE、Nist、OWASP等。业界也出现了一批优秀的源代码安全检测工具,但是这些机构、组织或者公司对源代码发中缺表 1 CWE 中缺陷描述字段表 2 SAMATE 中评估实例描述方法陷的描述方法不一,业界没有统一的标准。在实际工作中,经过确认的缺陷需要提取,源代码需要用统一的方法描述。本文根据实际工作的需要,调研国内外相关资料,提出一种源代码缺陷描述方法。
通常意义上的网络安全的最大威胁是程序上的漏洞，程序漏洞检测主要分为运行时检测和静态分析方法。运行时检测方法需要运行被测程序，其检测依赖外部环境和测试用例，具有一定的不确定性。
开发人员在开发过程中会引入一些源代码缺陷，如SQL 注入、缓冲区溢出、跨站脚本攻击等。同时一些应用程序编程接口本身也可能存在安全缺陷。而这些安全缺陷轻则导致应用程序崩溃，重则导致计算机死机，造成的经济和财产损失是无法估量的。目前的防护手段无法解决源代码层面的安全问题。因而创建一套科学、完整的源代码安全缺陷评价体系成为目前亟待解决的问题。
目前与源代码安全缺陷研究相关的组织有CWE等,业界也出现了一批优秀的源代码安全检测工具,但是这些机构和组织对源代码中缺陷的描述方法不一,没有统一的标准。本文借鉴业界对源代码缺陷的描述,结合实际工作需要,提出了一种计算机源代码缺陷的描述方法。
随着社会信息化的不断加深，人们不得不开始面对日益突出的信息安全问题。研究表明，相当数量的安全问题是由于软件自身的安全漏洞引起的。软件开发过程中引入的大量缺陷，是产生软件漏洞的重要原因之一。不同的软件缺陷会产生不同的后果，必须区别对待各类缺陷，分析原因，研究其危害程度，预防方法等。建立一个比较完整的缺陷分类信息，对预防和修复软件安全缺陷具有指导作用。软件缺陷一般按性质分类，目前已有很多不同的软件缺陷分类法，但在当前实际审查使用中，这些缺陷分类存在以下弊端: (1)专门针对代码审查阶段发现缺陷的分类较少。现有的分类法一般包括动态测试发现的缺陷类型和文档缺陷等，
而在代码审查中这些缺陷类型并不是审查关注的重点。 (2)有些代码缺陷分类中的缺陷类型不适应当前代码审查实情，而一些新的代码缺陷类型则没有被包括。(3)目前源代码缺陷分类种类繁多，标准不一，各有欠缺。没有一个专门针对源代码缺陷的，比较仔细，完善的分类。
2软件源代码安全缺陷分析方法：
一种软件源代码安全缺陷分析的方法，其特征在于，包括:设定源代码缺陷类型多个缺陷数据组，所述的缺陷数据组包括:缺陷原因数据组、缺陷结果数据组、缺陷表现形式数据组;调取源代码并解析缺陷原因、结果、表现形式;判断所述的缺陷原因、结果、表现形式是否处于所述的缺陷数据组中，若是，进入步骤S4，若否，进入步骤531，将所述的缺陷原因和/或结果和/或表现形式加入到所述的缺陷数据组中;生成所述的源代码原因、结果、表现形式并显示。所述的软件源代码安全缺陷分析的方法，其特征在于，所述的缺陷原因包括内因、外因、主客观原因。具体是:注入缺陷及验证、应用程序编程接口错误、访问控制及密码失效、资源共享与竞争、异常处理、不安全源码质量、边界处理、配置错误、恶意代码；缓冲区溢出、整数溢出、命令注入、跨站脚本、拒绝服务、路径操纵、进程控制、资源注入、配置操纵、SQL注入、内存溢出；格式化字符串、赋值的目标存储空间不够、未使用括号保证操作的优先级、尝试修改常量、引用未初始化的变量。
2.1软件安全建模
为有效表示和检测软件中存在的安全缺陷和隐患, 提出了一种软件安全建模与检测技术层次融合安全建模与检测技术。该技术采用多点建模技术, 通过结合抽象建模、应用建模和数据建模等机制来实现对安全特征的描述。此外该技术利用表示层、应用层等不同抽象层次的建模信息, 通过自动机与模型合成技术来构建安全特征模型。最后结合基于应用切片技术对软件中的安全缺陷与隐患进行检测。该技术克服了常规安全建模与检测中存在的缺点, 可以有效表示和检测各种安全特征, 提高了安全模型的表达力、复用性和适用性, 降低了安全检测的复杂度。
软件安全问题随着Inte rnet的飞速发展越来越引起人们的关注。多数软件安全问题来源于软件自身, 有的问题是由于软件安全功能不够完善, 或多或少存在着不安全的设计,有的问题则是人为蓄意设计的安全漏洞。软件安全检测技术的主要作用就是检测、分析软件或软件设计中存在的这些安全问题, 从而指导软件进行安全性能改善。在安全检测的过程中需要解决两个问题: ①软件安全缺陷与隐患的表示即软件安全建模②软件安全缺陷与隐患的检测即基于该建模技术的安全检测。
2.1.1安全建模.
软件安全建模的主要目的是为了表示软件中存在的安全缺陷与隐患即软件安全特征。在安全建模中需要解决安全特征模型的复用性、适用性及表达力等几个方面的问题, 在这些方面常规模型存在模型复用性低、适用范围小和表达力差的缺点。为了有效解决这些问题与缺点, 这里提出层次融合建模技术, 该建模技术的基本思想是建立多抽象层次、多组成成分的安全模型来表示软件安全特征。
在安全建模中, 首先把安全模型分成三个不同的组成部分: 抽象模型m、面向应用的模型m’和数据模型m’’。这三种模型对应不同抽象层次的安全特征, 其中抽象模型m 为通用模型; m’为面向应用的模型, m’与m 存在关系: m’→ m, m 与m’为1:n关系, m’是针对不同的环境而设计的; 除了上述两种模型还有一种数据安全模型m’’, 它直接反映数据或变量的约束和条件。通过三种不同模型的结合可以表示各类安全特征, 这样就克服了常规安全模型表达力不足的缺点。此外为了提高模型的复用性与适用性, 该建模技术把模型分割成三个层次进行构建, 即应用层、抽象层、表示层。其中assml( Abstract Sub Security Model) 表示抽象安
全模型m, 主要针对软件需求等前期开发阶段而设计的, 此模型不含应用相关的信息, 用于较高层次安全特征的表示与检测, 属于抽象层。由于抽象层独立于应用, 它具有较强的复用性, 这是该模型与其它技术的主要区别之一。为了增加模型的应用范围和可扩性在建模中又引入了应用层, 在应用层中包括cssml( Concrete Sub Security Model) 和dssml( Data Sub Security Model)。其中cssm l用来表示面向应用的安全模型m’ , 它与抽象安全模型相反, 是针对不同的应用而设计, 用于表示或检测较低层次安全特征, 它是抽象安全模型assm l的实例, 它主要用在详细设计和编码阶段。dssm l表示数据安全模型m’’ , 它主要针对编码阶段中的数据或逻辑安全特征而设计, 它所反映的问题一般是最低级的数据或逻辑问题。最底层的sm l ( Security Model) 表示安全模型的模式说明, 它是一种全局安全模型, 用于说明各个模型之间的关系和关键状态, sm l属于表示层。
图1 安全模型的层次
2.1.2基于模型的安检及关键技术
在安全模型建立后, 接着要进行软件安全性检测与分析。安全检测所面临的一个重要问题是如何对程序进行精简减小安全检测的范围与路径。
2.2基于模型的软件安全性技术[1]
2.2.1基于模型的软件安全分析的关键技术
基于模型的软件安全分析是通过搜索软件或系统状态空间来确定该软件或系统是
否具有与安全模型存在相关性的过程，我们这里所指的相关性主要是针对软件的安全
特性来讲的。在安全分析的过程采用的关键技术主要包括：
2.2.2模型表示技术
为了描述软件中出现的缺陷和脆弱点要抽象出安全模型，这里需要把现实软件设计中的安全特性或缺陷表示成公式化的形式，安全模型一般来源于公认的安全软件设计经验和结构体系，在实施过程中对代码或设计安全模型的行为抽象要借助于建模技术和形式化语言来完成。
2.2.3软件抽象技术
除了模型表示技术之外，软件抽象技术也是本课题所用的关键技术。通常软件和软件结构比较复杂，可能涉及许多不同状态，直接进行安全分析的难度和复杂性较大，为减少软件的复杂性、降低安全分析的难度，需要采取抽象(Abstraction)或切片(SlicingOsl)技术对软件进行相应变换，即对软件结构按指定要求(软件安全模型或规范)进行简化，提高软件安全检测的效率。本课题采用的抽象技术是一种基于应用的切片技术。
2.2.4安全检测
在软件安全检测的过程中，首先通过模型表示技术即安全建模技术把安全特征表示成安全模型，然后该模型与切片技术相结合对软件进行简化，最后对简化后的软件实施安全分析，产生安全报告。
2.2.5模型无关组件及组件问安全性分析
2.2.6模型无关组件安全分析
在完成上述依赖vDcp、fDep和安全距离vD、fD及安全依赖图的计算后，模型无关组件的安全分析就变得较为简单。首先按缺陷点遍历安全依赖图，给出存在潜在安全隐患的预
测路径；然后分别给出函数安全距离与变量安全距离等参数，为后期的软件排错和测试提供依据。
2.2.7组件间安全分析
组件间安全分析是通过分析各组件之间的依赖或关联关系来获得的，它首先在完成组件之间依赖xDep和安全距离xD计算后，生成组件间安全依赖图。在获得依赖vDep、fDep、xDep和安全距离vD、xD及安全依赖图这些数据后，组件间的安全分析也变得容易越来，其安全检测报告主要来自上述几种计算结果。首先按含缺陷点的组件遍历组件安全依赖图，给出存在潜在安全隐患的预测路径；然后进入组件内分别给出函数安全距离与变量安全距离等参数，这样就提供了一种组件间安全分析方法。
2.2.8安全预测的意义
通过前面的计算和结论，发现：安全预测可以提供以前安全检测无法提供的相关安全信息，深化了安全检测的领域和功能；由安全预测所提供的依赖性和距离的观念可以从整体上反映软件的安全性、可靠性和软件的质量；安全预测为长期困扰人们的组件间安全检测提供了一种有效手段。
3软件源代码安全缺陷检测技术
3.1系统漏洞检测工具的设计原理[2]
从软件维护的角度可知，软件开发过程中，越早发现漏洞并提出解决方案，所花费的代价越小，在开发阶段修复一个bug要比在设计阶段修复bug花费十倍的时间，金钱和精力，而在测试阶段又要花费十倍于开发阶段的代价。因此，微软提出的安全软件开发流程在软件开发的每个阶段都引入了安全措施，以便能尽量在早期发现安全漏洞。
在软件开发的每个阶段都加入了相关的安全措施。在可行性分析时就对软件运行环境进行考虑，分析其潜在安全；在需求分析阶段加入对安全需求的分析，对得到的规格说明书进行安全审查，找出其中存在的安全漏洞，并提出相应的解决方案；在软件设计阶段加入威胁建模，从体系结构的层次高度分析存在的安全威胁；在软件编码阶段，加入安全编码分析，找出开发人员编写代码时产生的安全缺陷并即时提醒更正；在测试阶段加入安全测试，按相应的方法检查需求阶段所列出的安全需求是否得到满足：最后在维护阶段也把安全作为重要的组成部分。
安全软件工程是对软件工程的发展，它是对怎样构建安全的软件给出了一定的方法和规范，这需要搭建一个安全的软件集成开发环境，对软件开发流程的各个阶段给予安全支持。本文研究软件系统需求和设计阶段系统漏洞检测方法和工具的交现。
对系统的漏洞检测基于UML，总体上可以分为两个大的部分，一是需求阶段漏洞检测，一是设计阶段漏洞检测。
需求阶段的漏洞检测主要是对用户绘制出的用例图进行榆测。首先需要对argouml工具进行扩展，使之能够识别新添加的误用例，缓和用例，威胁关系和缓和关系通过对用例图的扫描收集到用例信息，和已建成的缺陷知识库中的误用例进行连接，检奄用例图中的用例是否有被误用例攻击的可能，然后把相关的误用例和缓和用例添加到该用例图中，最后再用argouml-1具读取这个生成的用例图，为用户生成一副带有完整误用例信息和缓和用例信息的图。
设计阶段的漏洞检测主要是对用户绘制的顺序图进行检测。顺序图描述了对象之间消息的传送，表示用例中的行为顺序。通过对顺序图的扫描收集到对象和消息信息，并将这些信息建模成有限状态自动机，然后提取出其中所有的路径，和已建立好的缺陷知识库中的攻击模式库进行连接，检查是否有攻击路径存在，如果有，给出提示信息。为了更好的和缺陷知识库中的攻击模式库进行匹配，需要扩展argouml工具，使之能够添加和提取对象的组件信
息和消息的事件信息。这是为了从更高的抽象层提取出路径信息。
系统漏洞检测工具可以用来检测需求和设计中潜在的安全漏洞，以便尽早的发现系统的缺陷，对减少代码中的安全漏洞有积极的作用，可大大降低软件的开发成本。
3.2软件安全缺陷自动测试[3]
随着现代化网络信息系统的发展，以软件系统为核心的计算机应用已经渗透到各行各业，在工业、农业、国防和人们的日常生活中起着越来越重要的作用。随着软件系统的日益多样化、复杂化和大规模化，人们对软件的质量的重视程度越来越高。作为软件质量保证的重要手段，软件测试在这方面发挥着其他方法不可替代的作用。
一般意义上，软件测试是为了发现错误而执行程序的过程。其中，设计和生成有效的测试数据是决定软件测试质量的重要因素之一。测试数据生成可以被理解为一个抽样过程，即根据相应的测试覆盖标准，采用一定的方法，在测试数据全集中进行抽样，选取出一批错误敏感(fault—sensitive)的测试数据，他们具有较高的发现软件错误的可能性。一个有效的测试数据生成方法可以生成高质量的测试数据，并尽可能降低测试数据的总数，从而降低软件开发成本。目前工业界主要靠人工测试(manual testing)来提高软件可靠性。实现自动测试是测试技术的梦想之一。软件自动测试技术，主要分为测试自动化脚本技术和测试数据自动生成技术等。测试过程中，有大量的测试行为可以被自动化，测试人员希望能够指定一些简单的脚本，通过这些脚本信息能够指导测试的自动化进行。TTCN—3是标准化的测试行为描述语言，目前已广泛应用在协议测试中，开始在软件测试和WEB测试中应用，基本上解决了测试行为自动化的描述问题。测试数据自动生成可以节省测试时间，降低测试成本，多年来人们已对他进行了广泛而深入的研究，取得了许多研究成果。但是在深入测试实践中，如何生成高质量的测试数据，仍然面临诸多困难。按照被测系统(System Under Test)的内部特性是否对测试人员公开，可以将测试技术分为黑盒测试(B1ack box Testing)和白盒测试(white box Testing)。
黑盒测试即把被测对象看成一个黑盒子，不考虑程序内部的逻辑结构和内部特性，主要在软件的接口处进行测试，仅从输入输出来判定系统的功能。因此又被称为功能测试或基于规约的测试。在黑盒测试中，由于实际的软件开发通常缺乏形式化规格说明，测试数据生成一般依赖于人工选择；如果有形式化规格说明，则可以从形式化规格自动生成测试数据。白盒测试把被测对象看成一个打开的盒子，程序内部的逻辑结构和其他信息对测试人员都是公开的，考虑到系统的实现方式，包括编程风格、控制方法、源代码等，所以又被称为“结构测试"或是“基于代码的测试”。在白盒测试中，得益于程序分析与自动约束求解技术的不断发展和现代计算机日益增强的计算能力，自动测试生成技术又焕发出新的活动。
3.3基于静态检测工具的检测方法
不同机理的源代码静态工具分析的手段不同，就是机理大致相同的同一类工具的设计思想与实现细节也有所差别，能够发现的软件漏洞也有所区分。例如，漏洞规则库的不同、算法实现中启发式策略的不同、漏洞定义的危险等级不同等因素都会改变软件漏洞的识别率。以最常用的、效率较高的几个工具如 Its4、Rats、Flawfinder 为例，有研究表明: 通过对相同的软件包进行测试，Flawfinder 发现的漏洞最多，但并不是完全覆盖了Rats、Its4 发现的漏洞部分; Rats 和 Its4 两者发现的漏洞数目相差不大，但是有很多不相交的部分[4]。
如果能够充分发挥各个静态分析工具的优点和特点，将各个工具分析结果通过适当的方式进行统计分析，从而可以使漏洞结果集之间相互验证，互为补充，一方面，会降低源代码分析的漏报率，尽可能多地发现存在的漏洞; 另一方面，如果可以对融合的结果进行合理的等级评估，准确定位漏洞在源代码中的位置，那么漏洞的误报率也会降低。基于上述思想，本文提出一种基于统计分析的源代码静态分析方法:
a) 集成。将不同机理的源代码静态分析工具( 本文集成了 Its4、Flawfinder、Cqual、Splint 和 Cppcheck 五个工具) 集成到一个平台，实现对程序源代码的静态检测。
b) 预处理。对每一个工具的输出数据按照统一的格式进行预处理以符合数据库的设计。
c) 统计分析。将数据库中的数据进行统计分析，得到综合性的检测结果。
源代码静态分析工具平台设计与实现：将选定的 Flawfinder、Its4、Cqual、Splint、Cppcheck 五个静态分析工具集成封装到一个平台，即源代码静态分析工具平台。源代码静态分析工具平台总体上由四个模块组成。其总设计框图如图 1 所示。
1) 静态分析检测模块：该模块集成 Its4、Flawfinder、Cqual、Splint 和 Cppcheck 工具，通过运行这些工具对用户选定的 C/C ++ 源代码进行扫描，定位源代码中使用的危险库函数或 API 函数。
2) 输出结果解析模块：上述各工具的检测结果格式存在很大的差异，如 Its4 工具的检测结果TrojDetect． c: 2125: ( VeryRisky) sprintf This function is high risk for buffer overflows Use snprintf if available，or precision specifiers，if available。对其结果进行解析，解析为具有统一标准格式的文件形式，一条记录就为一个漏洞条目，即一个七元组序列: 工具名称、文件名、出现行号、危险等级、问题类型、引起出错函数、问题描述。其中危险等级分为 Some Risk、Risky、Very Risky、Urgent 四类，以 10分等级进行映射，则: f( Some Risk) = 2，f( Risky) = 4，f( VeryRisky) = 8，f( Urgent) = 10。因此工具 Its4 的以上结果就解析成( Its4，TrojDetect． c，2125，8，overflow，sprintf，This function is high risk for buffer overflows Use snprintf if available，or precision specifiers，if available) 。同理，其他工具的检测结果也根据同样的七元组序列进行解析。3) 数据库模块将上述由输出结果解析模块得出的具有统一标准格式的文件，即漏洞条目，以不同的工具名建立不同的表插入到 MySQL 数据库，然后采用统计分析方法对漏洞进行分析，即从事务数据库中得出数据进行统计，如图2 所示。
3.4一种创新的计算机入侵检测技术[5]
计算机安全的目标是保证信息系统的保密性、完整性和可用性. 计算机安全十分复杂,由于配置错误和软件缺陷的原因,使得从底层操作系统到上层应用程序,从通信基础设施到网络应用服务,从系统配置管理到用户操作都有可能存在各种安全隐患. 配置错误,即没有正确定义访问控制规则,使入侵者有机可乘,这种错误通常由供应商和系统管理员产生. 软件缺陷,即软件编程中出现的错误. 软件缺陷有两种,一种是基本软件缺陷,即与安全有关的软件错误;
另一种是任何与安全无关的程序中存在的软件缺陷,它可能会影响到系统的安全性. 配置和软件错误造成了不断有系统和应用软件漏洞被发现,不断有攻击被报道,供应商推出的新版本和补丁不断又带入新的漏洞,形成了恶性循环. 尽管广泛应用了各种安全技术和产品,如强有力的识别/ 验证系统、更好的访问控制工具、改进了的防火墙和密码系统等,仍然会遭到入侵者的攻击. 因此我们不得不承认,现有安全系统是不完备的,需要进一步引入入侵检测技术. 入侵检测不能阻止入侵者通过安全漏洞进行的攻击,但它能够事先寻找漏洞,并且在非法入侵者攻击系统时,能及时将它们捕获,引入入侵检测技术是目前保证计算机安全的必要手段. 4、软件故障注入
4.1、软件故障注入方法概述
软件故障注入是在机器指令可以访问到的范围内，用软件方法通过修改软件或硬件的状态变量或数据来模拟故障的产生，加速系统的失效。软件故障注入不需要增加昂贵的附加硬件，不会损坏目标系统的硬件环境，容易回收数据，且能够方便地跟踪目标程序的执行，既能注入软件故障也能注入硬件故障，而且还能把故障注入于操作系统之中。与其他故障注入方法相比，软件故障注入有实现简单、灵活、工作量小、评测范围大、不损害原系统等特点，有广泛的应用前景。根据注入方式，软件故障注入可分为动态注入和静态注入。动态注入是在程序运行期间，在特定的状态或条件下，通过某种触发机制，触发故障注入，使程序将要执行的指令和数据等发生变化。常用的触发机制有定时引发和异常／陷阱触发[6]。这种方式的优点在于：
①注入故障前被测系统不被改变，因此它能逼真地模拟被测系统的运行。
②该种方式是根据被测系统的运行状态或条件注入故障的，所以它具有灵活性。
动态注入的缺点：
①需要一个监控程序来监控目标系统的状态，以决定是否进行故障注入，
②需要监测目标系统的关键状态信息，因此该监控程序的优先级不能太低，所以可能会抢占系统其他任务的运行和占用目标系统很大的资源开销，以致影响系统正常运行。
静态注入指的是在目标程序的内存映象被加载和执行前，通过程序插桩方式改变被验代码，通过按预设策略的插桩代码变异将故障注入到目标程序中。故障注入产生了一个错误的软件内存映象，当系统执行这个错误的映象时，故障即被激活。静态注入适合于注入永久性故障[7]。这种方式的优点在于：静态注入占用很少的系统资源，也不需要监控程序，能够较好的保持系统原来的时序，因此静态注入法有好的优化性，同时最具有优势的特点在于其平台无关性，即仅针对代码本身进行，无需考虑代码所需的运行平台，基于Win平台的注入工具可实现针对Unix C的应用代码进行故障注入和缺陷验证。基于以上的分析，我们确定采用了静态方式。以下将对基于静态注入方法的缓冲区溢出验证算法进行详述。
4.2、程序变异
软件静态故障注入技术是以程序变异技术为基础的。它根据软件故障类型及分布通过改变程序源代码对软件故障进行仿真。程序变异方法主要用来评价测试用例集的充分性以及对软件中潜伏故障的预测。程序变异技术并不直接针对软件故障测试，其主要作用是：衡量测试用例集的完整性；帮助产生新的测试用例；帮助测试者在随机产生的测试用例集中选择合适的测试用例；为行为分析、风险分析、可靠性分析提供数据等。变异测试会生成大量的变异程序，根据变异程度的不同，可以分为强变异和弱变异，一般认为，弱变异比强变异付出的代价低，而两者的效率相差不多。
断言违背(assertion violation)是一种基于程序变异的软件静态故障注入方法。其基本思想是在程序的源代码中插入故障代码，修改函数或过程的前提条件或后继条件，迫使软件出现故障，改变程序执行的控制流，使程序执行意外处理或故障恢复代码。前提条件是对关于系统状态的断言，这种状态的正确性是使被调用的函数正确执行的条件。而一个后续条件则是
对函数的输入、输出状态之间的关系进行正确描述的断言。以上这两个条件在程序文本中通常是隐含的假设条件。
参考文献：
[1] 周英.基于词法分析的源代码自动分析技术.计算机与信息技术, 2010, 4(2)：5-9.
[2] 李洪,渠凯.中国电信ISMP 系统安全加固方案浅析.电信科学,2011,27(1):129-136.
[3] Jeonghwan Jin, Rothrock L, McDermott M B. Using the analytic hierarchy process to examine judgment consistency in a complex Multiattribute task. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part A: Systems and Humans, 2010, 40 (5):1105-1115.
[4] 沈薇薇,肖兵,丁文飞.动态贝叶斯网络在态势评估中的应用.空军雷达学院学报,2010,6(8)：414-417.
[5] De Lucia A,Di Penta M,Oliveto R,Panichella A,Panichella S.Improving IR-based Traceability Recovery Using Smoothing Filters[J], 2011 IEEE 19th International Conference on, On page(s): 21-30.
[6] De Lucia A,Di Penta M,Oliveto R,Panichella A,Panichella https://www.360docs.net/doc/0116850769.html,ing IR methods for labeling source code artifacts: Is it worthwhile[J]. 2012 IEEE 20th International Conference on, On page(s): 193-202.
[7] Ali, N; Gue?he?neuc, Y; Antoniol, G.Requirements Traceability for Object Oriented Systems by Partitioning Source Code[J].Reverse Engineering (WCRE), 2011 18th Working Conference on, On page(s): 45-54.
入侵检测技术综述
入侵检测技术综述 胡征兵1Shirochin V.P.2 乌克兰国立科技大学 摘要 Internet蓬勃发展到今天，计算机系统已经从独立的主机发展到复杂、互连的开放式系统，这给人们在信息利用和资源共享上带来了很大的便利。由Internet来传递和处理各种生活信息，早已成为人们重要的沟通方式之一，随之而来的各种攻击事件与入侵手法更是层出不穷，引发了一系列安全问题。本文介绍现今热门的网络安全技术-入侵检测技术，本文先讲述入侵检测的概念、模型及分类，并分析了其检测方法和不足之处，最后说描述了它的发展趋势及主要的IDS公司和产品。 关键词入侵检测入侵检测系统网络安全防火墙 1 引言 随着个人、企业和政府机构日益依赖于Internet进行通讯，协作及销售。对安全解决方案的需求急剧增长。这些安全解决方案应该能够阻止入侵者同时又能保证客户及合作伙伴的安全访问。虽然防火墙及强大的身份验证能够保护系统不受未经授权访问的侵扰，但是它们对专业黑客或恶意的经授权用户却无能为力。企业经常在防火墙系统上投入大量的资金，在Internet入口处部署防火墙系统来保证安全，依赖防火墙建立网络的组织往往是“外紧内松”，无法阻止内部人员所做的攻击,对信息流的控制缺乏灵活性，从外面看似非常安全，但内部缺乏必要的安全措施。据统计，全球80%以上的入侵来自于内部。由于性能的限制，防火墙通常不能提供实时的入侵检测能力，对于企业内部人员所做的攻击，防火墙形同虚设。 入侵检测是对防火墙及其有益的补充，入侵检测系统能使在入侵攻击对系统发生危害前，检测到入侵攻击，并利用报警与防护系统驱逐入侵攻击。在入侵攻击过程中，能减少入侵攻击所造成的损失。在被入侵攻击后，收集入侵攻击的相关信息，作为防范系统的知识，添加入知识库内，增强系统的防范能力，避免系统再次受到入侵。入侵检测被认为是防火墙之后的第二道安全闸门，在不影响网络性能的情况下能对网络进行监听，从而提供对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护,大大提高了网络的安全性[1]。 2 入侵检测的概念、模型 入侵检测（Intrusion Detection，ID）, 顾名思义，是对入侵行为的检测。它通过收集和分析计算机网络或计算机系统中若干关键点的信息，检查网络或系统中是否存在违反安全策略的行为和被攻击的迹象。进行入侵检测的软件与硬件的组合便是入侵检测系统（Intrusion Detection System,IDS）。 入侵检测的研究最早可以追溯到詹姆斯·安德森[1]在1980年为美国空军做的题为《计算机安全威胁监控与监视》的技术报告，第一次详细阐述了入侵检测的概念。他提出了一种对计算机系统风险和威胁的分类方法，并将威胁分为外部渗透、内部渗透和不法行为三种，还提出了利用审计跟踪数据监视入侵活动的思想。他的理论成为入侵检测系统设计及开发的基础 , 他的工作成为基于主机的入侵检测系统和其它入侵检测系统的出发点。 Denning[2]在1987年所发表的论文中，首先对入侵检测系统模式做出定义：一般而言，入侵检测通过网络封包或信息的收集，检测可能的入侵行为，并且能在入侵行为造成危害前及时发出报警通知系统管理员并进行相关的处理措施。为了达成这个目的，入侵检测系统应包含3个必要功能的组件：信息来源、分析引擎和响应组件。 ●信息来源（Information Source）：为检测可能的恶意攻击，IDS所检测的网络或系统必须能提供足够的信息给IDS，资料来源收集模组的任务就是要收集这些信息作为IDS分析引擎的资料输入。 ●分析引擎（Analysis Engine）：利用统计或规则的方式找出可能的入侵行为并将事件提供给响应组件。 ●响应模组（Response Component）：能够根据分析引擎的输出来采取应有的行动。通常具有自动化机制，如主动通知系统管理员、中断入侵者的连接和收集入侵信息等。 3 入侵检测系统的分类 入侵检测系统依照信息来源收集方式的不同，可以分为基于主机（Host-Based IDS）的和基于网络（Network-Based IDS）；另外按其分析方法可分为异常检测（Anomaly Detection,AD）和误用检测（Misuse Detection,MD），其分类架构如图1所示： 图 1. 入侵检测系统分类架构图
碰撞检测
二维碰撞检测算法 碰撞检测（Collision Detection,CD）也称为干涉检测或者接触检测，用来检测不同对象之间是否发生了碰撞，它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。 碰撞物体可以分为两类：面模型和体模型。面模型是采用边界来表示物体，而体模型则是使用体元表示物体。面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体，刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究，因为体模型是一种三维描述方式，对它进行碰撞检测代价较高。而在面模型的研究中，对刚体的研究技术更为成熟。 下面列举几种常用的碰撞检测技术： 1：包围盒（bounding box）是由Clark提出的，基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体，当对两个物体进行碰撞检测时，首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交，若不相交，则说明两个物体没有发生碰撞，否则再对两个物体进行检测。基于这个原理，包围盒适合对远距离物体的碰撞检测，若距离很近，其物体之间的包围盒很容易相交，会产生大量的二次检测，这样就增大了计算量。 包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。 AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体，两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠，只要存在一个方向上的投影不重叠，那么它们就不相交。AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法
微弱信号检测技术 练习思考题
《微弱信号检测技术》练习题 1、证明下列式子： （1）R xx(τ)=R xx(-τ) （2）∣ R xx(τ)∣≤R xx(0) （3）R xy(-τ)=R yx(τ) （4）| R xy(τ)|≤[R xx(0)R yy(0)] 2、设x(t)是雷达的发射信号，遇目标后返回接收机的微弱信号是αx(t-τo)，其中α?1，τo是信号返回的时间。但实际接收机接收的全信号为y(t)= αx(t-τo)+n(t)。 （1）若x(t)和y(t)是联合平稳随机过程，求Rxy(τ)； （2）在（1）条件下，假设噪声分量n(t)的均值为零且与x(t)独立，求Rxy(τ)。 3、已知某一放大器的噪声模型如图所示，工作频率f o=10KHz，其中E n=1μV，I n=2nA，γ=0，源通过电容C与之耦合。请问：（1）作为低噪声放大器，对源有何要求？（2）为达到低噪声目的，C为多少？ 4、如图所示，其中F1=2dB，K p1=12dB，F2=6dB，K p2=10dB，且K p1、K p2与频率无关，B=3KHz，工作在To=290K，求总噪声系数和总输出噪声功率。 5、已知某一LIA的FS=10nV，满刻度指示为1V，每小时的直流输出电平漂移为5?10-4FS；对白噪声信号和不相干信号的过载电平分别为100FS和1000FS。若不考虑前置BPF的作用，分别求在对上述两种信号情况下的Ds、Do和Di。 6、下图是差分放大器的噪声等效模型，试分析总的输出噪声功率。
7、下图是结型场效应管的噪声等效电路，试分析它的En-In模型。 8、R1和R2为导线电阻，R s为信号源内阻，R G为地线电阻，R i为放大器输入电阻，试分析干扰电压u G在放大器的输入端产生的噪声。 9、如图所示窄带测试系统，工作频率f o=10KHz，放大器噪声模型中的E n=μV，I n=2nA，γ=0，源阻抗中R s=50Ω，C s=5μF。请设法进行噪声匹配。(有多种答案) 10、如图所示为电子开关形式的PSD，当后接RC低通滤波器时，构成了锁定放大器的相关器。K为电子开关，由参考通道输出Vr的方波脉冲控制：若Vr正半周时，K接向A；若Vr 负半周时，K接向B。请说明其相敏检波的工作原理，并画出下列图(b)、(c)和(d)所示的已知Vs和Vr波形条件下的Vo和V d的波形图。
海洋激光遥感技术综述
海洋激光遥感技术综述 随着国内确立了由海洋经济大国向海洋经济强国转变的发展战略，海洋参数遥感、海洋资源测绘、水下目标探测等领域的新原理及关键技术研究日益受到关注。利用上述研究成果获得海洋水体特征参数(如声速、温度、盐度、折射率、体粘滞系数等)，可为研究全球气候和生态环境体系，改善海洋环境、海洋灾害预警与海洋气象预报准确度，研究全球气候变暖对策等基础科学领域提供可靠的数据支持；也为我国在民生经济领域对海洋信息的探索与研究，以及对海洋资源的全方位、高效益和可持续地开发与利用具有重要的研究价值和显著的社会效益；特别对我国海军新的战略需求、海上利益保障和积极探索全球全域作战的战略战术提供技术保障。目前，声学探测手段在海洋探测领域一直占据着统治地位。然而，声波在海水中的传播速度不仅受海水的盐度、温度和水压等环境因素的影响较大，而且还受到海洋的边界条件和时空变化等的制约。声纳水下成像技术虽然探测距离较远，但图像分辨率较低，不易辨识小目标。此外，传统的接触式光学与电学海洋探测手段存在覆盖面小、测量速度慢、同步测量困难等缺点；而非接触式的星载微波辐射和红外辐
射遥感探测技术虽然可实现快速、大范围探测，但由于水体对微波和红外极高的吸收性，只能获得海水表层信息。因此，急需发展激光遥感新原理及关键技术来弥补海洋探测中的不足，实现高速、高精度、低成本和大面积的海洋探测。 近年来，随着光谱探测、干涉测量、微弱信号检测等技术和水体布里渊散射、拉曼散射理论的迅猛发展，以及相关高性能器件的相继出现，使海洋激光遥感的实时、多参量、高精度探测成为可能。目前，国内研究包括基于光散射理论的频率探测和基于成像的幅度探测的海洋激光遥感新原理及关键技术。众多科研院所在布里渊散射基础理论、布里渊散射谱信息获取技术、布里渊激光雷达探测水温、海洋水体特征参量获取、水体气泡、海洋地形地貌等领域开展了大量的基础理论与工程技术方面的研究工作，取得了多项原创性的研究成果。
入侵检测技术概述
入侵检测技术概述 孟令权李红梅黑龙江省计算中心 摘要 本文概要介绍了当前常见的网络安全技术——入侵检测技术，论述了入侵检测的概念及 分类，并分析了其检测方法和不足之处．最后描述了它的发展趋势及主要的IDS公司和产品。 关键词 入侵检测；网络；安全；IDS 1 引言 入侵检测技术是为保证计算机系统的安全而设计与配置的一种能够及时发现并报告系统中未授权或异常现象的技术，是一种用于检测计算机网络中违反安全策略行为的技术。违反安全策略的行为有：入侵——非法用户的违规行为；滥用——用户的违规行为。 2 入侵检测的概念 入侵检测(I n t r u s i o n D e t e c t i o n ，I D ) ，顾名思义，是对入侵行为的检测。它通过收集和分析计算机网络或计算机系统中若干关键点的信息，检查网络或系统中是否存在违 反安全策略的行为和被攻击的迹象。进行入侵检测的软件与硬件的组合便是入侵检测系 统(Intrusion Detection SystemIDS ) 。 3 入侵检测系统的分类 入侵检测系统(I D S ) 依照信息来源收集方式的不同，可以分为基于主机(H o s t-Based IDS ) 的和基于网络(Netwo r k-BasedIDS ) ；另外按其分析方法可分为异常检测(Anomaly Detection ，AD ) 和误用检测(Misuse Detection ，M D ) 。 3 ．1主机型入侵检测系统 基于主机的入侵检测系统是早期的入侵检测系统结构，其检测的目标主要是主机系统和系统本地用户，检测原理是根据主机的审计数据和系统日志发现可疑事件。检测系统可以运行在被检测的主机或单独的主机上。 其优点是：确定攻击是否成功；监测特定主机系统活动，较适合有加密和网络交换器的环境，不需要另外添加设备。 其缺点：可能因操作系统平台提供的日志信息格式不同，必须针对不同的操作系统安装不同类型的入侵检测系统。监控分析时可能会曾加该台主机的系统资源负荷．影响被监测主机的效能，甚至成为入侵者利用的工具而使被监测的主机负荷过重而死机。 3 ．2 网络型入侵检测系统 网络入侵检测是通过分析主机之间网线上传输的信息来工作的。它通常利用一个工作在“混杂模式”(PromiscuousMode) 下的网卡来实时监视并分析通过网络的数据流。它的分析模块通常使用模式匹配、统计分析等技术来识别攻击行为。 其优点是：成本低；可以检测到主机型检测系统检测不到的攻击行为；入侵者消除入侵证据困难；不影响操作系统的性能；架构网络型入侵检测系统简单。 其缺点是：如果网络流速高时可能会丢失许多封包，容易让入侵者有机可乘；无法检测加密的封包对干直接对主机的入侵无法检测出。 3 ．3混和入侵检测系统 主机型和网络型入侵检测系统都有各自的优缺点，混和入侵检测系统是基于主机和基于网络的入侵检测系统的结合，许多机构的网络安全解决方案都同时采用了基于主机和基于网络的两种入侵检测系统，因为这两种系统在很大程度上互补，两种技术结合。能大幅度提升网络和系统面对攻击和错误使用时的抵抗力，使安全实施更加有效。 3 ． 4 误用检测
微弱信号检测技术概述
1213225 王聪 微弱信号检测技术概述 在自然现象和规律的科学研究和工程实践中, 经常会遇到需要检测毫微伏量级信号的问题, 比如测定地震的波形和波速、材料分析时测量荧光光强、卫星信号的接收、红外探测以及电信号测量等, 这些问题都归结为噪声中微弱信号的检测。在物理、化学、生物医学、遥感和材料学等领域有广泛应用。微弱信号检测技术是采用电子学、信息论、计算机和物理学的方法, 分析噪声产生的原因和规律, 研究被测信号的特点和相关性, 检测被噪声淹没的微弱有用信号。微弱信号检测的宗旨是研究如何从强噪声中提取有用信号, 任务是研究微弱信号检测的理论、探索新方法和新技术, 从而将其应用于各个学科领域当中。微弱信号检测的不同方法 ( 1) 生物芯片扫描微弱信号检测方法 微弱信号检测是生物芯片扫描仪的重要组成部分, 也是生物芯片技术前进过程中面临的主要困难之一, 特别是在高精度快速扫描中, 其检测灵敏度及响应速度对整个扫描仪的性能将产生重大影响。 随着生物芯片制造技术的蓬勃发展, 与之相应的信号检测方法也迅速发展起来。根据生物芯片相对激光器及探测器是否移动来对生物芯片进行扫读, 有扫描检测和固定检测之分。扫描检测法是将激光器及共聚焦显微镜固定, 生物芯片置于承片台上并随着承片台在X 方向正反线扫描和r 方向步进向前运动, 通过光电倍增管检测激发荧光并收集数据对芯片进行分析。激光共聚焦生物芯片扫描仪就是这种检测方法的典型应用, 这种检测方法灵敏度高, 缺点是扫描时间较长。 固定检测法是将激光器及探测器固定, 激光束从生物芯片侧向照射, 以此解决固定检测系统的荧光激发问题, 激发所有电泳荧光染料通道, 由CCD捕获荧光信号并成像, 从而完成对生物芯片的扫读。CCD 生物芯片扫描仪即由此原理制成。这种方法制成的扫描仪由于其可移动, 部件少, 可大大减少仪器生产中的失误, 使仪器坚固耐用; 但缺点是分辨率及灵敏度较低。根据生物芯片所使用的标记物不同, 相应的信号检测方法有放射性同位素标记法、生物素标记法、荧光染料标记法等。其中放射性同位素由于会损害研究者身体, 所以这种方法基本已被淘汰; 生物素标记样品分子则多用在尼龙膜作载体的生物芯片上, 因为在尼龙膜上荧光标记信号的信噪比较低, 用生物素标记可提高杂交信号的信噪比。目前使用最多的是荧光标记物, 相应的检测方法也最多、最成熟, 主要有激光共聚焦显微镜、CCD 相机、激光扫描荧光显微镜及光纤传感器等。 ( 2) 锁相放大器微弱信号检测 常规的微弱信号检测方法根据信号本身的特点不同, 一般有三条途径: 一是降低传感器与放大器的固有噪声, 尽量提高其信噪比; 二是研制适合微弱检测原理并能满足特殊需要的器件( 如锁相放大器) ;三是利用微弱信号检测技术, 通过各种手段提取信号, 锁相放大器由于具有中心频率稳定, 通频带窄,品质因数高等优点得到广泛应用。常用的模拟锁相放大器虽然速度快, 但是参数稳定性和灵活性差, 而且在与微处理器通信时需要转换电路; 传统数字锁相放大器一般使用高速APDC 对信号进行高速采样, 然后使用比较复杂的算法进行锁相运算, 这对微处理器的速度要求很高。现在提出的新型锁相检测电路是模拟和数字处理方法的有机结合, 这种电路将待测信号和参考信号相乘的结果通过高精度型APDC 采样,
微弱信号检测放大的原理及应用
《微弱信号检测与放大》 摘要：微弱信号常常被混杂在大量的噪音中 ,改善信噪比就是对其检测的目的，从而恢复信号的幅度。因为信号具备周期性、相关性,而噪声具有随机性，所以采用相关检测技术时可以把信号中的噪声给排除掉。在微弱信号检测程中，一般是通过一定的传感器将许多非电量的微小变化变换成电信号来进行放大再显示和记录的。由于这些微小变化通过传感器转变成的电信号也十分微弱，可能是VV甚至V或更少。对于这些弱信号的检测时，噪声是其主要干扰，它无处不在。微弱信号检测的目的是利用电子学的、信息论的和物理学的方法分析噪声的原因及其统计规律研究被检测量信号的特点及其相干性利用现代电子技术实现理论方法过程，从而将混杂在背景噪音中的信号检测出来。 关键词：微弱信号；检测；放大；噪声 1前言 测量技术中的一个综合性的技术分支就是微弱信号检测放大，它利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特征和相关性，检出并恢复被背景噪声掩盖的微弱信号。这门技术研究的重点是如何从强噪声中提取有用信号，从而探索采用新技术和新方法来提高检测输出信号的信噪比。 微弱信号检测放大目前在理论方面重点研究的内容有： a.噪声理论和模型及噪声的克服途径； b.应用功率谱方法解决单次信号的捕获； c.少量积累平均，极大改善信噪比的方法； d.快速瞬变的处理； e.对低占空比信号的再现； f.测量时间减少及随机信号的平均； g.改善传感器的噪声特性； h.模拟锁相量化与数字平均技术结合。 2.微弱信号检测放大的原理 微弱信号检测技术就是研究噪声与信号的不同特性，根据噪声与信号的这些特性来拟定检测方法，达到从噪声中检测信号的目的。微弱信号检测放大的关键在于抑制噪声恢复、增强和提取有用信号即提高其信噪改善比SNIR 。根据下式信噪改善比（SNIR）定义
入侵检测技术毕业论文
入侵检测技术毕业论文 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
毕业设计 开题报告 学生姓名徐盼 学号 专业计算机网络技术 班级网络201401班 指导教师刘烨 开题时间2016年10月20日 黄冈职业技术学院电子信息学院
电子信息学院毕业设计开题报告
学业作品题目入侵检测技术应用 学生姓名徐盼 学号 专业计算机网络技术 班级网络201401班 指导教师刘烨 完成日期2016年11月20日 目录
摘要 近年来随着计算机网络的迅速发展，网络安全问题越来越受到人们的重视。从网络安全角度来看，防火墙等防护技术只是被动安全防御技术，只是尽量阻止攻击或延缓攻击，只会依照特定的规则，允许或是限制传输的数据通过。在网络环境下不但攻击手段层出不穷，而且操作系统、安全系统也可能存在诸多未知的漏洞，这就需要引入主动防御技术对系统安全加以补充，目前主动防御技术主要就是入侵检测技术。 本文从入侵检测技术的发展入手，研究、分析了入侵检测技术和入侵检测系统的原理、应用、信息收集和分析、数据的处理及其优缺点和未来的发展方向。 关键词：网络安全，网络入侵，入侵检测技术，入侵检测系统 第一章绪论 入侵检测技术的提出 随着Internet高速发展，个人、企业以及政府部门越来越多地依靠网络传递信息,然而网络的开放性与共享性容易使它受到外界的攻击与破坏,信息的安全保密性受到严重影响。网络安全问题已成为世界各国政府、企业及广大网络用户最关心的问题之一。 在计算机上处理业务已由基于单机的数学运算、文件处理，基于简单连结的内部网络的内部业务处理、办公自动化等发展到基于企业复杂的内部网、企业外部网、全球互联网的企业级计算机处理系统和世界范围内的信息共享和业务处理。在信息处理能力提高的同时，系统的连结能力也在不断的提高。但在连结信息能力、流通能力提高的同时，基于网络连接的安全问题也日益突出，黑客攻击日益猖獗，防范问题日趋严峻：具WarroonResearch的调查，1997年世界排名前一千的公司几乎都曾被黑客闯入；
入侵检测技术的现状及未来
入侵检测技术的现状及未来 【摘要】入侵检测能有效弥补传统防御技术的缺陷，近年来入侵检测系统已经成为网络安全的系统中的重要组成部分。本文在对当前主流入侵检测技术及系统进行详细研究分析的基础上，指出了入侵检测系统面临的问题和挑战。最后对入侵检测系统的未来发展方向进行了讨论，展望了应用人工智能技术的入侵检测系统、基于Android平台的入侵检测系统、基于云模型和支持向量机的特征选择方法等新方向。 【关键词】网络安全；入侵检测；异常检测；智能技术 0.引言 目前，在网络安全日趋严峻的情况下，解决网络安全问题所采用的防火墙、身份认证、数据加密、虚拟子网等一般被动防御方法已经不能完全抵御入侵。此时，研究开发能够及时准确对入侵进行检测并能做出响应的网络安全防范技术，即入侵检测技术（ID，Intrusion Detection），成为一个有效的解决途径。入侵检测作为一种积极主动地安全防护技术，已经成为网络安全领域中最主要的研究方向。 1.入侵检测概述 1.1入侵检测的基本概念 入侵检测（Intrusion Detection），即是对入侵行为的检测。入侵是指潜在的、有预谋的、未被授权的用户试图“接入信息、操纵信息、致使系统不可靠或不可用”的企图或可能性。它通过从计算机网络或计算机系统的关键点收集信息，并对收集到的信息进行分析，从而发现网络或系统中是否有违反安全策略的行为和被攻击的迹象。而入侵检测系统则是入侵检测的软件与硬件的组合。 1.2入侵检测系统的通用模型 1987年Dorothy E Denning[1]提出了入侵检测的模型，首次将入侵检测作为一种计算机安全防御措施提出。该模型包括6个主要的部分：主体（Subjects）、对象（Objects）、审计记录（Audit Record）、活动档案（Active Profile）、异常记录（Anomaly Record ）、活动规则（Activity Rules）。 2.入侵检测系统采用的检测技术 从技术上看，入侵可以分为两类：一种是有特征的攻击，它是对已知系统的系统弱点进行常规性的攻击；另一种是异常攻击。与此对应，入侵检测也分为两类：基于特征的（Signature-based即基于滥用的）和基于异常的（Anomaly-based，也称基于行为的）。
虚拟手术中实时碰撞检测技术
虚拟手术中实时碰撞检测技术研究 彭 磊 张裕飞 王秀娟 （泰山医学院 信息工程学院 山东 泰安 271016） 摘 要： 碰撞检测是虚拟手术的关键技术，为提高检测速度，满足系统实时性的要求，提出空间剖分和层次包围盒相结合的方法。使用八叉树表示法对虚拟场景进行空间剖分，在叶节点构建层次包围盒。进行碰撞检测时属于不同八叉树节点的几何元素不会相交，否则使用层次包围盒算法继续进行检测，对于有可能相交的几何元素再进行精确相交检测。 关键词： 虚拟手术；碰撞检测；空间剖分；层次包围盒 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120029－02 进行碰撞检测时从八叉树的根节点开始，计算两几何元素0 引言 是否属于同一节点，如果不属于同一节点则不相交，如果属于虚拟手术是集医学、生物力学、材料学、计算机图形学、同一节点，递归的到下一级节点进行检查，直到发现两几何元虚拟现实等诸多学科为一体的交叉研究领域。虚拟手术在医学素属于同一叶节点，则需要进一步使用层次包围盒进行检查。 中的应用主要包括：手术计划与过程模拟、术中导航与监护、 2 层次包围盒 手术教学与训练等。碰撞检测是虚拟手术系统中的关键技术，贯穿于虚拟手术的整个过程。 对于八叉树的每个叶节点包含的几何元素，建立层次包围虚拟手术系统中的对象根据材质可分为刚体组织和软件组盒（Bounding Volume Hierarchy ，BVH ）。相对于单纯的层次织。骨骼、手术器械等属于刚体组织，而人体的许多器官如肌包围盒技术，使用空间剖分与层次包围盒相结合的方法进行碰肉、血管、肝脏等属于软体组织。以往大部分碰撞检测的研究撞检测，构建的层次树规模更小，计算量更少。层次包围工作都是针对刚体对象的。与刚体相比较，软体组织由于其特殊的物理性质，在外力或某些操作的作用下会发生几何形状、位置甚至数量上的变化，因此基于软体组织的碰撞检测需要更详细的信息和更多的处理。 最简单的碰撞检测方法是对场景中的几何元素进行两两相2交测试，其时间复杂度为O(n )，虽然这种方法可以得到正确的结果，但是当场景中的几何模型稍微增多些，其实时性便无法满足实际的需求。为了尽可能地减少参与相交测试的几何元素的数量，提高系统的实时性，目前碰撞检测技术使用的主要算法有：层次包围盒法，空间分割法，基于网格剖分的方法[1]。但是这些经典的算法也都存在着构造难度大、紧密性差、相交测试复杂、效率低等缺点。 本文采用空间剖分和层次包围盒相结合的方法，简化了几何信息的表示，进行碰撞检测时可排除明显不相交的几何元素，无法排除的再进行精确相交检测，从而减少计算量，加速碰撞检测速度，提高系统实时性。 1 空间剖分技术 整个虚拟手术的场景空间递归的剖分成若干个网格单元，每一个几何元素都属于某个网格单元，处于同一网格单元内的几何元素才有相交的可能，不在同一网格单元的几何元素一定不会相交。采用八叉树的表示方法进行空间剖分。即包含整个场景的立方体作为八叉树的根节点，立方体的3条棱边分别与x ，y ，z 轴平行。递归的将立方体剖分为8个小块，如图1（a ）所示，生成8个子节点，直到达到指定的剖分层次为止，如图1（b ）所示，每个叶节点包含有限个几何元素。 图1 八叉树表示法 盒包括包围盒和层次树两种数据结构。 2.1 包围盒 包围盒技术是减少相交检测次数，降低碰撞检测复杂度的一种有效的方法。其基本思想是用几何形状相对简单的封闭表面将一复杂几何元素包裹起来，首先进行包围盒之间的相交测试，排除明显不相交的几何元素，无法排除的几何元素，再进一步进行精确的相交测试，从而达到减少相交测试计算量的目的。常见的包围盒类型有：包围球（Bounding Sphere ）、沿坐标轴的包围盒（Axis Aligned Bounding Box ，AABB ）、方向包围盒（Oriented Bounding Box ，OBB ）。离散方向包围盒（k-Discrete Orientation Polytopes ，k-DOPs ）等[2]，如图2所示。 图2 包围盒 由于虚拟手术对实时性要求较高，本文选择AABB 型包围盒，AABB 是平行于坐标轴的，包含几何元素的最小正立方体。其优点是：1）易于构建，只需要计算所包含几何元素的顶点的x ，y ，z 坐标的最大值和最小值，存储6个浮点数即可；2）相交测试计算量小，相交测试时只需对两个包围盒在三个坐标轴上的投影分别进行比较，最多6次比较运算即可。 2.2 包围盒层次树 包围盒层次树即包围盒的层次结构，层次树的根节点包含某个八叉树叶节点几何元素的全集，向下逐层分裂，直到每个叶节点表示一个基本几何元素。常用的构建策略有自顶向下和自底向上两种。 自顶向下的方法首先建立根结点，利用基于全集的信息递归地将每个节点分裂为两个或多个子集，直至生成只包含一个 基本图元的叶结点为止，从而建立一棵自顶向下的包围盒层次 （ ）八叉树结构 （ ）节点的剖分
基于PWM调制的微弱信号检测的毕设论文 (本科).
学校代码： 11059 学号： Hefei University 毕业设计（论文）BACH ELOR DISSERTATION 论文题目：基于PWM调制的微弱信号检测 学位类别：工学学士 年级专业： 作者姓名：孙悟空 导师姓名： 完成时间： 2015年5月8号
中文摘要 工程设计领域中在强噪声环境下对微弱信号的检测始终是个技术难点。因此，全面地去研究、分析微弱信号在时域、频域等方面的特点，以及微弱信号的检测技术，都非常重要且有意义的。 本文首先介绍了在电子设备中元器件内部因为载流粒子的运动及外部因素导致系统噪声产生的原理。阐述了在分析研究微弱信号的方法中，时域分析法是目前应用范围最为广泛的分析方法，比如短时Fourier、小波变换。在此基础上，本文从工程设计的角度重点分析了PWM技术检测微弱信号的原理及实现的方法。PWM检测技术是利用PWM脉冲对微弱信号的调制, 从而达到进行频谱搬移。最后，对于调制后的信号，本文中采用带通、全波整形以及低通等三种方式实现了对待调制信号的解调，并在解调端得到最终的解调信号。 在电路仿真方面本文给出了基于Multisim软件的系统电路仿真图。通过搭建各个模块然后利用仿真电路给出了系统调制解调的各个过程及波形图。利用示波器对系统调制、解调等模块的波形检测可以发现各个模块的信号波形与理论波形基本吻合，系统的设计满足对微弱信号检测的要求。 关键词:微弱信号检测；频谱搬移；PWM调制
Abstract The detection of weak signal in the field of engineering design is always a technical difficulty.. Therefore, it is very important and meaningful to study and analyze the characteristics of weak signal in time domain and frequency domain and the detection technology of weak signal.. In this paper, we first introduce the in Zhongyuan electronic equipment device for load flow particle's motion and external factors lead to system noise principle. In the research of weak signal analysis, time-domain analysis is the most widely used method, such as short time Fourier and wavelet transform.. On this basis, the paper analyzes the principle and the method of the weak signal detection from the angle of the engineering design from the point of view of the engineering design.. PWM detection technology is the use of PWM pulse modulation of the weak signal, so as to achieve the frequency shift. Finally, for modulated signals, this paper by band-pass, full wave shaping and low pass in three ways the treated signal modulation and demodulation, and the final demodulation signal at the end of the demodulation. In the circuit simulation, the paper presents the simulation chart of the system circuit based on Multisim.. By building each module and using the simulation circuit, the process and the waveform of the system modulation and demodulation are given.. Using the oscilloscope system modulation and demodulation module of waveform detection can be found that each module of signal waveform and theoretical waveforms are basically consistent, the design of the system meet the requirements of weak signal detection. .Keyword：Weak signal detection ；Frequency shift ；PWM detection
微弱信号检测课程论文
微弱信号检测 课程论文 题目数字滤波技术的研究 学生姓名 学号 院系 专业 指导教师 二ＯＯ九年十二月三十一日
数字滤波技术的研究 摘要：阐述了数字滤波技术的概念和特点，探讨了算术平均值法、积分平均值法、加权算术平均法、中值滤波法、滑动平均值法以及限幅滤波法等几种常用的数字滤波技术。 关键词：数字滤波技术；特点；常用方法。 一、概述 在信号的检测与处理过程中，干扰信号经常会使系统不稳定，有时甚至能带来严重的后果。如果要消除干扰，可用数字字滤波技术对信号进行处理。数字滤波技术是指在软件中对采集到的数据进行消除干扰的处理。一般来说，除了在硬件中对信号采取抗干扰措施之外, 还要在软件中进行数字滤波的处理, 以进一步消除附加在数据中的各式各样的干扰, 使接收到的信号能够真实地反映传递信息的实际情况。 二、数字滤波技术的特点 对于一般的测量仪器, 检测现场传感器所测到的信号不可避免地要混杂一些干扰信号, 尤其在长线传输时更是如此, 在模拟控制系统中, 都是由硬件组成各种各样的滤波器滤除干扰。在数字控制系统里, 除一些必要的硬件滤波器外, 很多滤波任务可由数字滤波器来承担, 数字滤波器实质上是一种数字处理方法, 是由程序实现的数学运算。数字滤波又称软件滤波。数字滤波在数字控制系统里得到成功的应用, 因为与硬件滤波相比, 数字滤波有很多优点。 数字滤波是对数字进行滤波, 因此它不仅适用于测量仪器的现场测量, 也同样适用于其它用到数据处理的领域, 如图象信息, 地形地貌信息等庞大数据的数据处理。 数字滤波的优点是 1. 数字滤波器是由程序实现的, 不需增加硬设备, 且可以多个输人通道共用, 因而成本低。 2. 由于数字滤波是由程序实现的, 不需硬设备, 因而可靠性高, 稳定性好, 同时不存在阻 抗匹配的问题。 3. 使用灵活, 修改方便。 如果在某个回路要更换滤波器, 若采用更换硬件的方法就要更换器件或设备, 更换费用高且很麻烦, 而采用数字滤波的方法只需调用另一个滤波子程序即可。若要更改滤波器参数, 数字滤波器只需修改内存中的某个数据即可, 非常灵活。 4. 可以实现硬件滤波无法实现或难以实现的滤波任务。 以低通滤波器来说, 如果截止频率很低, 便要求滤波器的电阻和电容值很大, 电阻太大, 滤波器的稳定性差, 电容值大则体积大。但对数字滤波来说只是某几个参数不同比如时间常数, 实现起来很方便。另外有些滤波方法用硬件实现是很困难的, 但用数字滤波就很容易比如判断滤波。 三、几种常用的数字滤波方法 1. 算术平均值法
入侵检测技术综述
河南理工大学 课程论文 （2014-2015第二学年） 论文题目：入侵检测技术综述 学院： 专业班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期：2015.7.3
1引言 1 2入侵行为的概念、分类和演化 1 3入侵检测技术的发展 3 3．1以Denning模型为代表的IDS早期技术 3 3．2中期：统计学理论和专家系统相结合 4 3．3基于网络的NIDS是目前的主流技术 4 4结语 5 参考文献 6
摘要：自从计算机问世以来，安全问题就一直存在着，使用者也一直未给予足够的重视，结果大量连接到Internet上的计算机暴露在愈来愈频繁的攻击中。本文先介绍入侵行为的概念和演化，然后按时间顺序，沿着技术发展的脉络，回顾了入侵检测技术从20世纪70年代初到今天的发展历程。文章以历史和实践的观点，透视入侵和入侵检测技术相互制约，相互促进的演进过程。 关键词：计算机安全；入侵检测；入侵检测系统；入侵检测系统的历史 1引言 自从计算机问世以来，安全问题就一直存在。特别是随着Internet的迅速扩张和电子商务的兴起，人们发现保护资源和数据的安全，让他免受来自恶意入侵者的威胁是件相当困难的事。提到网络安全，很多人首先想到的是防火墙，防火墙作为一种静态的访问控制类安全产品通常使用包过滤的技术来实现网络的隔离。适当配置的防火墙虽然可以将非预期的访问请求屏蔽在外，但不能检查出经过他的合法流量中是否包含着恶意的入侵代码。在这种需求背景下，入侵检测系统（IDS）应运而生。 入侵检测系统（IDS）是将电子数据处理、安全审计、模式匹配及统计技术等有机地融合在一起，通过分析被检测系统的审计数据或直接从网络捕获数据，发现违背安全策略或危及系统安全的行为和活动。本文主要讨论入侵和入侵检测技术从20世纪70年代初到今天的发展历程。这个概念出自James P．Anderson在1972年的一项报告，随后的30多年中，概念本身几乎没有改变。 2入侵行为的概念、分类和演化 从最早期的计算机安全开始，人们就密切关注恶意使用者破坏保护机制的可能性。早期系统多为多用户批处理系统。这个时期，主要的威胁来自系统的合法使用者，他们企图得到未经授权的材料。到了20世纪70年代，分时系统和其他的多用户系统已成气候，Willis H Ware 主持的计算机安全防御科学特别工作 小组提供了一项报告，为处理多级数据的计算机系统的发展奠定了基础。但这篇报告并没有受到应有的重视，直到70年代中期，人们才开始进行构建多级安全体系的系统研究。 1980年4月，詹姆斯·安德森（James P．Anderson）为美国空军做的题为《Computer Security Threat Monitoring and Surveillance》（计算机安全威胁监控与监视）的技术报告，第一次详细阐述了入侵检测的概念，并首先为入侵和入侵检测提出了一个统一的架构，这是该领域的开山之作。他在论文中给出了入侵和入侵检测技术方面的概念： 威胁（Threat）可能存在有预谋的、未经认可的尝试： ①存取数据； ②操控数据； ③使系统不可靠或无法使用。 危险（Risk）意外的和不可预知的数据暴露，或者，由于硬件故障、软件设计的不完整和不正确所造成的违反操作完整性的问题。 脆弱性（Vulnerability）已知的或可疑的硬件或软件设计中的缺陷；使系统暴露的操作；意外暴露自己信息的操作。攻击（Attack）实施威胁的明确的表达或行为。 渗透／入侵（Penetration）一个成功的攻击；（未经认可的）获得对文件和程序的使用，或对计算机系统的控制。 威胁概念中的③包括DOS（Denial Of Service）“拒绝服务攻击”。盗用计算资源也属于这个类别之内。 一般来说，外部入侵者的首要工作是进入系统。所外人，也可能是合法用户，但违规使用了未经授权的资源。另一方面，除了拒绝服务攻击外，多数攻击都需要入侵者取得用户身份。20世纪80年代中后期，网络计算已经相当普遍，渗透和入侵也更广泛。但许多厂商和系
微弱信号检测
微弱信号检测电路实验报告 课程名称：微弱信号检测电路 专业名称：电子与通信工程＿＿＿年级：＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名：＿＿＿＿＿＿ 学号：＿＿＿＿＿ 任课教师：＿＿＿＿＿＿＿
微弱信号检测装置 摘要：本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测装置，用来检测在强噪声背景下，识别出已知频率的微弱正弦波信号，并将其放大。该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路组成。其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号，微弱信号检测电路完成微小信号的检测。本系统是以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相器后，接着通过比较器产生方波去驱动开关乘法器CD4066，最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号。经最终的测试，本系统能较好地完成微小信号的检测。 关键词：微弱信号检测锁相放大器相敏检测强噪声
1系统设计 1.1设计要求 设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。整个系统的示意图如图1所示。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC 机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。 图1 微弱信号检测装置示意 （1）基本要求 ①噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器的输出V C =V S+V N，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。 ②微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。 ③当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。 （2）发挥部分 ①当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。 ②扩展被测信号V S的频率范围，当信号的频率在500Hz ~ 2kHz范围内，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。 ③进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。 ④其它（例如，进一步降低V S 的幅度等）。
锁相放大器综述
题目： 锁相放大器的原理及应用 姓名： 单位： 学号： 联系方式：
摘要 锁相放大器又称锁定放大器是对正弦信号（含具有窄带特点的调幅信号）进行相敏检波的放大器，它实际上是一个模拟的傅立叶变换器，在强噪声下，利用有用信号的频率值准确测出有用信号的幅值。应用在科学研究的各个领域中：如通讯、工业、国防、生物、海洋等。本文主要介绍了锁相放大器原理，发展过程，基本组成，重要参数和在各方面的应用。 关键词：锁相放大器，噪声，傅立叶变换
一、锁相放大器的定义 锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。因此，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。此外，锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是弱光信号检测的一种有效方法。锁相放大器又称锁定放大器是对正弦信号（含具有窄带特点的调幅信号）进行相敏检波的放大器，它实际上是一个模拟的傅立叶变换器，在强噪声下，利用有用信号的频率值准确测出有用信号的幅值。应用在科学研究的各个领域中：如通讯、工业、国防、生物、海洋等。 二、锁相放大器的历史 上世纪六十年代美国公司研制出第一台利用模拟电路实现微弱正弦信号测量的锁相放大器，使微弱信号检测技术突破性飞越，为解决大量电子测量做出贡献，在物质表面组份分析以及表面电子能态研宄方面有重大意义。自上世纪后期开始，国内外越来越多的人开始研宄锁相放大器，随着科技的发展，越来越多性能优良的锁相放大器被研发出来，在各个领域应用广泛，极大程度上推动了各个学科的发展，目前，从提高系统的灵敏度、减小噪声带宽、提高检测精度、改善信噪比上都有了很大的进步。近年来，数字电子技术飞速发展，锁相放大器也在这一契机下，出现了模数混合的锁相放大器与数字锁相放大器，这在一定程度上弥补了由于物理器件造成的模拟锁相放大器的缺点，极大改善了性能，提升了研究层次与扩大了应用范围。国外相较于国内而言，起步要早一些，己研发出一系列锁相放大器。美国公司、美国公司是行业的龙头企业，它们所研制的模拟型：、和数字型：、、、均已有较成熟的发展与应用。其中公司是世界范围内数字锁相放大器研制的佼佼者，该公司的产品在到的频率带宽内可测，具有自动获取、自动补偿功能，具有谐波抑制功能、度的相位分辨率和大于的动态保留，时间常数位从到可调，它的数字信号处理设计使它具有很大的动态存储，这就减少了使用带通滤波器时带进的噪声以及系统的不稳定性。就国内而言，南京大学唐鸿宾等对锁相放大器的研宄起步较早，研发出了系列锁相放大器，该校微弱信号检测中心顺势