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Security-first architecture:deploying physically isolated active security processors for safeguarding the future of computing

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Cybersecurity 2018年第1期1卷 69-79页

作者： Dan Meng Rui Hou Gang Shi bibo tu Aimin Yu Ziyuan Zhu Xiaoqi Jia Peng Liu Institute of Information Engineering Chinese Academy of SciencesBeijingChina Pennsylvania State University Old Main16801 State CollegePAUSA

It is fundamentally challenging to build a secure system atop the current computer *** complexity in software,hardware and ASIC manufacture has reached beyond the capability of existing verification *** whole-system verification,current systems have no proven *** is observed that current systems are exposed to a variety of attacks due to the existence of a large number of exploitable security *** vulnerabilities are difficult to remove without significant performance impact because performance and security can be conflicting with each *** worse,attacks are constantly evolving,and sophisticated attacks are now capable of systematically exploiting multiple vulnerabilities while remain hidden from *** to achieve security hardening of current computer architecture,existing defenses are mostly ad hoc and passive in *** are normally developed in responding to specific attacks spontaneously after specific vulnerabilities were *** a result,they are not yet systematic in protecting systems from existing attacks and likely defenseless in front of zero-day *** confront the aforementioned challenges,this paper proposes Security-first Architecture,a concept which enforces systematic and active defenses using Active Security *** systems built based on this concept,traditional processors(i.e.,Computation Processors)are monitored and protected by Active Security *** two types of processors execute on their own physically-isolated resources,including memory,disks,network and I/O *** Active Security Processors are provided with dedicated channels to access all the resources of the Computation Processors but not vice *** allows the Active Security Processors to actively detect and tackle malicious activities in the Computation Processors with minimum performance degradation while protecting themselves from the attacks launched from the Computation

关键词： hardware remove protected

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数据密集型计算编程模型研究进展

计算机研究与发展 2010年第11期47卷 1993-2002页

作者：王鹏孟丹詹剑锋涂碧波中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京100190 中国科学院研究生院北京100049

作为一种新兴的计算模式,云计算受到了学术界和产业界的广泛关注.云计算以互联网服务和应用为中心,服务提供者需要存储和分析海量数据.为了能够低成本高效率地处理Web量级数据,主要的互联网公司都在由商品化服务器组成的大规模集群系统... 详细信息

作为一种新兴的计算模式,云计算受到了学术界和产业界的广泛关注.云计算以互联网服务和应用为中心,服务提供者需要存储和分析海量数据.为了能够低成本高效率地处理Web量级数据,主要的互联网公司都在由商品化服务器组成的大规模集群系统上研发了分布式编程系统.编程模型可以降低开发人员在大规模集群上编程的难度,并让程序充分利用集群资源,但设计这样的编程模型面临巨大挑战.首先说明了数据密集型计算的特点,并指出了编程模型要解决的基本问题;接着深入介绍了国际上代表性的编程模型,并对这些编程模型的特点进行了比较和分析;最后对当前所面临的问题和今后的发展趋势进行了总结和展望.

关键词：云计算数据密集型计算编程模型数据并行海量数据处理 MapReduce

LUNF——基于节点失效特征的机群作业调度策略

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计算机研究与发展 2005年第6期42卷 1000-1005页

作者：武林平孟丹梁毅涂碧波王磊中国科学院计算技术研究所国家智能计算机研究开发中心

良好的可扩展性使得人们可通过扩大机群系统的规模来达到所需要的计算能力,但随着机群系统节点数目的增多,节点失效对机群系统性能的影响已经成为大规模机群系统使用过程中一个不可回避的问题.机群作业调度作为机群操作系统软件的重要... 详细信息

良好的可扩展性使得人们可通过扩大机群系统的规模来达到所需要的计算能力,但随着机群系统节点数目的增多,节点失效对机群系统性能的影响已经成为大规模机群系统使用过程中一个不可回避的问题.机群作业调度作为机群操作系统软件的重要组成部分,完成高效资源管理与合理作业调度,机群作业调度系统功能上可分为作业选取策略和节点分配策略两部分.结合机群系统节点失效的特征,提出了正常运行时间最长节点优先(longestuptimenodefirst,LUNF)的节点分配策略.仿真结果表明,相对于节点随机分配策略,LUNF策略的作业平均响应时间与作业平均slowdown降低10%左右.

关键词：机群系统节点失效作业调度节点分配 LUNF

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云虚拟化平台可信证明技术研究综述

通信学报 2021年第12期42卷 212-225页

作者：涂碧波程杰夏豪骏张坤孙瑞娜中国科学院信息工程研究所北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049 新疆财经大学信息管理学院新疆乌鲁木齐830012

伴随云计算的飞速发展,云平台的安全问题也备受关注。可信计算是云安全体系中重要支撑技术,可信证明是可信计算的一个重要特性,用于验证云虚拟化平台是否具有可信性,为保证云平台安全提供基础。现基于可信证明的定义,系统梳理虚拟化平... 详细信息

伴随云计算的飞速发展,云平台的安全问题也备受关注。可信计算是云安全体系中重要支撑技术,可信证明是可信计算的一个重要特性,用于验证云虚拟化平台是否具有可信性,为保证云平台安全提供基础。现基于可信证明的定义,系统梳理虚拟化平台的可信根虚拟化、平台身份证明、平台状态证明、虚拟机的可信证明框架等关键技术的研究进展,分析并对比典型方案,探讨现有的工作的局限性,最后指出未来的研究趋势。

关键词：云平台可信证明证书链扩展完整性度量远程证明

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一体化机群操作系统Phoenix

计算机研究与发展 2005年第6期42卷 979-986页

作者：孟丹詹剑锋王磊涂碧波张志宏中国科学院计算技术研究所北京100080

从操作系统的角度完备地定义了一体化机群功能软件Phoenix的体系结构,将机群操作系统分为异构资源、机群操作系统核心、用户环境3个层次,综合用户环境的核心需求,定义了机群操作系统核心的结构,并且基于组服务保证了机群操作系统核心的... 详细信息

从操作系统的角度完备地定义了一体化机群功能软件Phoenix的体系结构,将机群操作系统分为异构资源、机群操作系统核心、用户环境3个层次,综合用户环境的核心需求,定义了机群操作系统核心的结构,并且基于组服务保证了机群操作系统核心的容错和可扩展特性.在机群操作系统核心的基础上构造了满足于不同用户需求的用户环境.Phoenix在曙光4000A高性能计算机系统上得到了应用.

关键词：一体化设计机群操作系统核心用户环境可扩展容错

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基于工作流的高性能计算用户环境的设计

计算机研究与发展 2007年第10期44卷 1717-1723页

作者：涂碧波洪学海詹剑锋樊建平中国科学院计算技术研究所

面向行业的高性能计算越来越复杂,一个任务的完成不仅仅需要计算服务,还需要数据服务以及各种辅助设备服务.依靠作业管理系统构建的高性能计算用户环境仅仅支持作业间的时序依赖,没有容错机制和健全的流程控制,不能完全满足日益复杂的... 详细信息

面向行业的高性能计算越来越复杂,一个任务的完成不仅仅需要计算服务,还需要数据服务以及各种辅助设备服务.依靠作业管理系统构建的高性能计算用户环境仅仅支持作业间的时序依赖,没有容错机制和健全的流程控制,不能完全满足日益复杂的面向行业的高性能计算用户的需求.基于工作流构建的高性能计算用户环境,在石油物探行业得到了较好的应用.它不仅便于业务流程的创建和控制,而且扩展了各种关系依赖和流程语义,特别是具有检查点功能的基于事件模型的工作流引擎,给系统提供了可靠性保证.这使得基于工作流的高性能计算用户环境能够灵活地适应不同用户环境的变化.

关键词：高性能计算作业管理系统作业依赖工作流检查点

Phoenix集群操作系统Web Portal的设计与实现

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计算机工程 2006年第15期32卷 93-95,98页

作者：郝颜涂碧波詹剑锋孟丹中国科学院计算技术研究所国家智能计算机研究开发中心

随着集群技术的普及,集群系统如何对外提供服务成为十分重要的课题。Phoenix是一体化、高可靠、高可扩展的集群操作系统。PWP(Phoenix Web Portal)位于Phoenix系统的最上层,旨在为各类用户访问Phoenix系统提供一站式的服务。该文介绍了... 详细信息

随着集群技术的普及,集群系统如何对外提供服务成为十分重要的课题。Phoenix是一体化、高可靠、高可扩展的集群操作系统。PWP(Phoenix Web Portal)位于Phoenix系统的最上层,旨在为各类用户访问Phoenix系统提供一站式的服务。该文介绍了PWP的设计与实现。

关键词：集群系统 Phoenix集群操作系统 PWP MVC

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软件定义网络流的安全要素知识图谱研究

信息安全学报 2019年第4期4卷 68-83页

作者：游瑞邦袁子牧涂碧波孟丹中国科学院信息工程研究所中国北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院中国北京100049

流表是软件定义网络控制平面与数据平面交互的核心组件,也是实现安全策略全局协同及动态映射的关键。然而,构建具备相关安全策略的流表却需应对流知识要素过于分散、不断扩充、难以通过独立应用或预设规则满足等诸多难点。针对这一现状... 详细信息

流表是软件定义网络控制平面与数据平面交互的核心组件,也是实现安全策略全局协同及动态映射的关键。然而,构建具备相关安全策略的流表却需应对流知识要素过于分散、不断扩充、难以通过独立应用或预设规则满足等诸多难点。针对这一现状问题,本文通过采取在软件定义网络控制、数据和应用等三大平面之外新建知识平面的方式,构建流表及其相关安全知识要素聚集的流知识图谱,并基于此选择或生成流表规则。在流规则选择方面,构建同源-目的地址单条/合成流规则合并的流规则搜索树并关联流知识图谱,达到对已有流规则快速选择并决策的目的;在流规则学习生成方面,以流规则搜索树图融合的方式分裂生成流规则安全决策图,以此根据流标记生成或选择流规则。在评估部分,本文通过与应用平面交互、流规则选择、流规则学习等三个角度观察流知识图谱的实际应用方向及可能性,并通过实验衡量了基于流知识图谱的关键算法性能。以流知识平面的图谱等为基础设施,可近一步深入具体场景,通过流安全标记与应用相结合的方式,促进流规则演进等实践开展。

关键词：软件定义网络流表流规则流标记知识图谱

基于多安全机制的Linux应用沙箱的设计与实现

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集成技术 2014年第4期3卷 31-37页

作者：李晨涂碧波孟丹冯圣中中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 中国科学院信息工程研究所北京100093

文章设计了一个具有自己独立工作目录的Linux应用沙箱,可为用户对不信任的应用程序提供一个独立和安全的运行环境,应用程序在沙箱中所做的操作对主机不会造成任何影响。该沙箱提供了文件系统隔离、系统资源隔离、物理资源隔离、权能限... 详细信息

文章设计了一个具有自己独立工作目录的Linux应用沙箱,可为用户对不信任的应用程序提供一个独立和安全的运行环境,应用程序在沙箱中所做的操作对主机不会造成任何影响。该沙箱提供了文件系统隔离、系统资源隔离、物理资源隔离、权能限制和强制访问控制(Mandatory Access Control,MAC)等策略,添加了地址随机化、不可执行页保护等内存保护安全策略。与已有沙箱对比,文章设计的沙箱增加了多种安全机制,提高了系统的安全性,保护了系统的数据安全和用户的个人隐私等。

关键词： Linux应用沙箱资源隔离强制访问控制权能内存安全保护