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SeChain:基于国密算法的RISC-V安全启动机制设计与实现

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计算机研究与发展 2024年第6期61卷 1458-1475页

作者：芮志清梅瑶陈振哲吴敬征凌祥罗天悦武延军智能软件研究中心(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100190 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

开源RISC-V指令集为我国建立自主可控物联网生态提供了重大机遇.然而,物联网设备通常缺乏硬件加固措施,容易遭受物理级的固件篡改攻击,因此保障固件完整性以提高设备安全性至关重要.为此,已有基于安全启动技术的初步探索,但仍存在3个问... 详细信息

开源RISC-V指令集为我国建立自主可控物联网生态提供了重大机遇.然而,物联网设备通常缺乏硬件加固措施,容易遭受物理级的固件篡改攻击,因此保障固件完整性以提高设备安全性至关重要.为此,已有基于安全启动技术的初步探索,但仍存在3个问题:1)传统软件信任根难以保证物理级可靠性;2)主流硬件级安全启动技术被国际芯片厂商掌握,技术未公开且不支持国密算法,无法保证安全自主可控;3)已有基于RISC-V CPU的安全启动研究缺乏对上层固件的校验机制.为解决上述3个问题,首次设计并实现基于国密SM9算法的RISC-V安全启动机制——SeChain.具体而言:1)在RISC-V SoC内部增加了签名计算单元(signature calculation unit,SCU),实现密钥对生成与签名;2)增加了密钥验证单元(key verification unit,KVU),实现验证算法的片内执行及固件完整性验证;3)设计实现基于验证引导的多级安全启动机制,从不可篡改的硬件信任根出发,逐级完成引导程序的完整性校验.基于上述设计,SeChain实现了信任根的不可篡改和安全可信,构造了一个可信的安全启动链,基于国密SM9算法为设备的安全启动和可信执行提供可靠保障.为了验证SeChain的有效性、高效性和可靠性,基于VexRiscv CPU在FPGA硬件平台完成了SeChain仿真验证实验.实验结果表明,SeChain能够有效抵御各类固件篡改攻击,并能对抗信任根攻击,且平均额外时间开销不超过6.47 ***适用于资源受限的IoT设备,在满足安全可信启动的同时,能为国产RISC-V生态的安全自主可控提供有力保障.

关键词：可信计算物联网安全安全启动 SM9国密算法 RISC-V

聚脲润滑脂静态热氧老化条件下性能衰退机制研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第8期44卷 1074-1083页

作者：沙光荣来冰冰赵启龙孙一平王晓波娄文静刘晓玲青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心青岛市高端装备润滑技术重点实验室山东青岛266100

采用静态热老化方式模拟聚脲基润滑脂在高温工况下的老化行为,根据润滑脂样品在老化过程中红外光谱的变化将其老化过程划分为3个阶段.通过扫描电镜表征热老化后润滑脂微观结构、热重表征热老化后润滑脂的热稳定性,采用流变仪考察润滑脂... 详细信息

采用静态热老化方式模拟聚脲基润滑脂在高温工况下的老化行为,根据润滑脂样品在老化过程中红外光谱的变化将其老化过程划分为3个阶段.通过扫描电镜表征热老化后润滑脂微观结构、热重表征热老化后润滑脂的热稳定性,采用流变仪考察润滑脂流变性能的变化,最后探究热老化温度对聚脲基润滑脂老化过程的影响.结果表明:聚脲基润滑脂在热老化过程中,首先稠化剂分子间的缔合程度增加,稠化剂网络结构的交联程度下降,对基础油的束缚能力减弱,润滑脂结构稳定性减弱.随后基础油发生氧化,稠化剂脲分子间部分氢键开始发生断裂,无序的短纤维结构逐渐向均匀的球状颗粒结构转变,润滑脂结构稳定性增强但强度逐渐减弱.随着老化程度的加剧,脲基结构发生改变,稠化剂发生氧化且氧化产物增加,基础油大量流失,导致润滑脂硬化加剧.此外,试验结果表明温度越高,润滑脂老化劣化越迅速,氧化安定性越差,结构变化越快,结构强度越低.

关键词：聚脲基润滑脂静态热老化红外光谱微观结构流变性

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粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理

生态学报 2024年第2期44卷 476-487页

作者：董仁才翁辰焦亚冉吕晨璨孙晓萌练岸鑫李春明中国科学院城市环境研究所厦门361021 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

开展生态系统数字化、信息化、智能化管理,全面提升粤港澳大湾区生态环境质量,是建设国际一流湾区的必然趋势。以城市群生态系统智能化管理为目标,系统整合各类生态环境相关数据资源,形成生态系统管理数据和决策支撑体系,并以此为基础... 详细信息

开展生态系统数字化、信息化、智能化管理,全面提升粤港澳大湾区生态环境质量,是建设国际一流湾区的必然趋势。以城市群生态系统智能化管理为目标,系统整合各类生态环境相关数据资源,形成生态系统管理数据和决策支撑体系,并以此为基础构建生态智能管理平台。研究以生态系统要素和功能管理逻辑为核心,构建了生态系统管理业务流程:(1)精准剖析生态环境问题,确定问题发生的尺度、范围并对其进行分类和定性;(2)确立生态管理目标,制定适宜的管理策略;(3)根据现状与基线进行生态系统服务权衡,通过生态管理恢复工程提升生态系统质量;(4)通过环境物联网监测生态系统变化,及时调整和改进生态系统管理计划。针对城市群生态系统多尺度、多层次、复杂化等特点,在制定管理决策时应充分权衡管理目标和生态服务,兼顾各类生态系统服务效益;需通过示范性生态工程印证管理方案的可行性、适用性和协同性;以趋善化理念为指导思想,不断优化调整生态管理目标;同时在管理活动实施的过程中不断积累、凝练、总结所获得的反馈信息和经验。面向生态管理体制和管理能力的现代化提升需求,融合大数据、地理信息系统(GIS)、全球广域网络(Web)等信息化技术,构建粤港澳大湾区生态管理智能平台,实现多主体信息共享,打破管理决策的“黑箱”,为推进生态环境管理现代化提供可靠可行的方案。构建的生态系统管理业务流程和管理策略,将知识充分融入管理决策的制定流程,能服务于粤港澳大湾区的生态文明建设,推动可持续和高质量发展。

关键词：粤港澳大湾区生态系统管理信息化知识库物联网生态工程

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全球红树林时空变化及演变趋势

生态学报 2024年第9期44卷 3830-3843页

作者：常云蕾廖静娟张丽中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室北京100094 可持续发展大数据国际研究中心北京100094 中国科学院大学北京100049

红树林是全球重要的生态系统,了解红树林的时空变化特征及演变趋势对开展红树林的保护、恢复及可持续管理具有重要意义。基于谷歌地球工程(Google Earth Engine,GEE)云平台,利用全球红树林分布数据和陆地卫星(Landsat)系列光学影像特征... 详细信息

红树林是全球重要的生态系统,了解红树林的时空变化特征及演变趋势对开展红树林的保护、恢复及可持续管理具有重要意义。基于谷歌地球工程(Google Earth Engine,GEE)云平台,利用全球红树林分布数据和陆地卫星(Landsat)系列光学影像特征指数数据,结合Theil-Sen中值趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,分析了全球红树林的时空分布特征、时空演变趋势及其可持续特征。结果表明:1990—2020年全球红树林面积呈先下降后上升趋势,总面积减少52174.18km^(2),年平均流失率达1.2%,红树林面积减少最多的地区为东南亚,其次为澳大利亚和新西兰、南美洲和东南非洲;红树林呈退化趋势变化的面积(81.44%)明显多于改善区域的面积(17.43%),其中澳大利亚和新西兰的退化趋势最为明显;2015—2020年全球红树林变化趋势有所改善,有73.85%的区域在未来是可持续的,持续改善区域面积(38.58%)大于持续退化区域面积(33.06%),且改善区域的可持续性明显高于不可持续性,表明2020年之后全球红树林整体上呈改善趋势变化。全球红树林时空变化特征和演变模式,可为生物多样性保护、沿海经济发展、生态环境的可持续改善提供重要支撑,对评估联合国2030可持续发展目标实现的状况具有重要影响。

关键词：红树林 Google Earth Engine 时空演变可持续特征全球

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双面冷却熔盐堆组件热工分析程序开发与验证

核技术 2024年第9期47卷 121-134页

作者：胡思勤周翀朱贵凤邹杨余笑寒薛帅钰中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

新型液态燃料熔盐堆双面冷却组件相比传统熔盐堆组件具有更大的换热面积和更短的石墨导热距离,因而具有更低的石墨温度热点,然而由于其不同的几何结构特征和熔盐自发热特性,组件内存在独特的热量分配和冷却剂流量分配的问题。为准确高... 详细信息

新型液态燃料熔盐堆双面冷却组件相比传统熔盐堆组件具有更大的换热面积和更短的石墨导热距离,因而具有更低的石墨温度热点,然而由于其不同的几何结构特征和熔盐自发热特性,组件内存在独特的热量分配和冷却剂流量分配的问题。为准确高效评估新型组件的热安全边界,有必要开发新的计算分析工具。本研究基于MATLAB开发了适用于熔盐堆双面冷却组件的一维稳态热工分析程序THDA-MSR(Thermal-Hydraulic Analysis Code for Dual Cooled Assembly-Molten Salt Reactor),考虑熔盐自发热的特点,建立了组件内外流道内熔盐的一维温度分布模型和熔盐石墨对流换热模型以及石墨导热模型,根据并联通道压损相等原则建立流量分配模型,通过CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟对程序计算结果进行了验证,并初步分析了各结构参数对组件最大熔盐出口温度和石墨温度热点的影响。THDA-MSR的计算结果与CFD结果吻合较好,压损偏差小于4.84%,石墨温度热点偏差小于0.15%,分析结果发现:外通道截面积占总流道截面积比是影响最大熔盐出口温度和石墨温度热点的关键参数。以上研究结果表明,自编程序能很好地预测组件流量分布、组件压损、熔盐温度分布和石墨温度热点。THDA-MSR能够应用于熔盐堆双面冷却组件热工水力性能分析评估,对于组件选型设计有较大工程参考价值。

关键词：液态燃料熔盐堆双面冷却组件热工性能流量分配

基于增强嵌入特征超图学习的恶意域名检测方法

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计算机研究与发展 2024年第9期61卷 2334-2346页

作者：魏金侠龙春付豪宫良一赵静万巍黄潘中国科学院计算机网络信息中心北京100083 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

攻击者利用域名灵活地实施各类网络攻击,诸多学者针对性地提出了一些基于统计特征和基于关联关系的恶意域名检测方法,但这2类方法在域名属性高阶关系表示方面存在不足,无法准确呈现域间全局高阶关系.针对这类问题,提出一种基于嵌入式特... 详细信息

攻击者利用域名灵活地实施各类网络攻击,诸多学者针对性地提出了一些基于统计特征和基于关联关系的恶意域名检测方法,但这2类方法在域名属性高阶关系表示方面存在不足,无法准确呈现域间全局高阶关系.针对这类问题,提出一种基于嵌入式特征超图学习的恶意域名检测方法:首先基于域名空间统计特征利用决策树构建域名超图结构,利用决策树倒数第2层节点的输出结果作为先验条件形成超边,快速将域名流量之间的多阶关联关系清晰地表示出来;其次基于超图结构特征对字符嵌入特征进行增强编码,基于域名空间统计特征和域名字符嵌入编码特征从域名数据中挖掘出字符间隐藏的高阶关系;最后结合中国科技网真实的域名系统(domain name system,DNS)流量,对有效性和可行性进行了分析与评估,能够快速高效地检测隐蔽的恶意域名.

关键词：恶意域名超图学习决策树嵌入式编码空间统计特征

双沟道H^(+)离子注入1550 nm高效率低噪声DFB激光器

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光学学报 2024年第16期44卷 192-197页

作者：邢政穆忠如孙天玉张宝顺中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台江苏苏州215123

采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs作为量子阱材料并进行有源区优化,通过双沟道和H+离子注入结构来限制电流的横向扩散,制备出1550 nm高效率低噪声单模AlGaInAs/InP分布式反馈(DFB)激光器。室温连续工作模式下,激光器的阈值... 详细信息

采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs作为量子阱材料并进行有源区优化,通过双沟道和H+离子注入结构来限制电流的横向扩散,制备出1550 nm高效率低噪声单模AlGaInAs/InP分布式反馈(DFB)激光器。室温连续工作模式下,激光器的阈值电流小于40 mA,注入电流为200 mA时的斜率效率大于0.35 mW/mA,输出功率大于60 mW,相对强度噪声低于-160 dB/Hz,洛伦兹线宽小于200 kHz,该器件具有较高的斜率效率和良好的噪声抑制特性。

关键词：激光器斜率效率相对强度噪声

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缅甸英雄岛始新世孢粉组合及其古环境意义

石油实验地质 2024年第1期46卷 136-145页

作者：史德锋祝幼华中海石油(中国)有限公司海南分公司海口570312 中国科学院南京地质古生物研究所南京210008

为配合中缅合作的M区块油气勘探,确定该区块英雄岛含油气地层时代与沉积环境,对缅甸英雄岛R-3井2562~2844 m井段10个烃源岩样品进行了孢粉实验分析。通过观察,在每个样品中均发现了较丰富的孢粉化石,共鉴定出85属135种或未定种。该井段... 详细信息

为配合中缅合作的M区块油气勘探,确定该区块英雄岛含油气地层时代与沉积环境,对缅甸英雄岛R-3井2562~2844 m井段10个烃源岩样品进行了孢粉实验分析。通过观察,在每个样品中均发现了较丰富的孢粉化石,共鉴定出85属135种或未定种。该井段的孢粉化石以Momipites和Quercoidites含量丰富,始新世常见分子Sabalpolllenites areolatus断续出现,并见有特征分子Schizaeoisporites eocenicus为主要特征,根据孢粉特征分子和优势属种的分布规律,命名为Schizaeoisporites eocenicus-Quercoidites-Momipites-Sabalpollenites areolatus组合;对比相同井段有孔虫和钙质超微化石的分布时代,推测当前的孢粉组合时代为中晚始新世。依据孢粉组合面貌,对照我国油气区古近纪—新近纪孢粉序列的数据统计结果,系统研究后所建立的划分孢粉植物类型、气温带和干湿度带的3个模式,并结合本钻井其他孢型化石分布特征,认为研究区中晚始新世地层为近海陆地环境,北亚热带、暖温带湿润型古气候沉积。

关键词：孢粉组合古环境中晚始新世英雄岛缅甸

GCr15钢滚动轴承疲劳剥落失效过程中一种针状相的形成

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金属学报 2024年第4期60卷 425-433页

作者：程胜孙阳赵文辉栾义坤郑成武李殿中中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

在发生表面剥落的GCr15钢滚动轴承的表面裂纹附近发现了一种针状相,利用SEM、透射Kikuchi衍射(TKD)和TEM等表征手段研究了这种针状相的微观特征,分析了这种针状相的形成机理及其与表面裂纹的相互作用。结果表明,在GCr15钢滚动轴承表面... 详细信息

在发生表面剥落的GCr15钢滚动轴承的表面裂纹附近发现了一种针状相,利用SEM、透射Kikuchi衍射(TKD)和TEM等表征手段研究了这种针状相的微观特征,分析了这种针状相的形成机理及其与表面裂纹的相互作用。结果表明,在GCr15钢滚动轴承表面诱发的裂纹附近所形成的针状相是一种特殊的马氏体退化组织。这种针状相是因局部应力作用而形成的细长条状组织,其三维形貌为薄板状,内部存在微观孔洞和等轴状纳米晶。在滚动接触疲劳过程中,表面裂纹会优先沿针状相的微观孔洞扩展,使针状相的形成与表面裂纹的扩展相互促进,加速了轴承表面疲劳剥落的发生。

关键词： GCr15钢滚动接触疲劳表面裂纹针状相