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一种适用于物联网设备的基于异或门的Pico物理不可克隆函数

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密码学报（中英文） 2024年第2期11卷 403-415页

作者：王骏君黄钊刘锦辉樊璐万波王泉西安电子科技大学计算机科学与技术学院西安710071

针对可重构Pico-PUF对机器学习建模攻击抵抗能力较弱,本文对RPPUF进行了改进,提出了一种基于异或门的抗ML攻击的可重配置Pico-PUF,即XORPPUF.通过将可配置逻辑中的每个非门替换为异或门,并将PUF的输出进行混淆处理,提高了PUF抗ML攻击能... 详细信息

针对可重构Pico-PUF对机器学习建模攻击抵抗能力较弱,本文对RPPUF进行了改进,提出了一种基于异或门的抗ML攻击的可重配置Pico-PUF,即XORPPUF.通过将可配置逻辑中的每个非门替换为异或门,并将PUF的输出进行混淆处理,提高了PUF抗ML攻击能力,同时保持PUF性能.在Xilinx Spartan-6XC6SLX25FPGA开发板上实现并验证了提出的XORPPUF.实验结果表明,XORPPUF实现了46.01%的唯一性、99.10%的温度可靠性以及49.1%的均匀性.与RPPUF结构相比,提高了0.21%的唯一性、1.10%的均匀性以及72×的挑战开销比率.不仅如此,对于支持向量机、逻辑回归、决策树、随机森林和人工神经网络攻击时的识别准确率,提出的XORPPUF相比RPPUF分别降低了47.40%、31.37%、12.63%、13.83%和41.16%,即XORPPUF在抗ML攻击中也有着比RPPUF更好的表现.因此更适合资源有限的物联网设备.

关键词：物理不可克隆函数异或门物联网设备硬件安全抗机器学习攻击 FPGA

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基于深度学习的个性化学习资源推荐综述

计算机科学 2024年

作者：周洋涛褚华朱非非李祥铭韩子涵张帅西安电子科技大学计算机科学与技术学院

随着信息技术与教育教学的深度融合，新型在线教育作为智慧教育的核心组成，为学习者提供了便捷的在线学习平台与丰富的学习资源。然而，在线教育模式的蓬勃发展也催生了“知识过载”与“知识迷航”等显著问题，极大地限制了学习者的学... 详细信息

随着信息技术与教育教学的深度融合，新型在线教育作为智慧教育的核心组成，为学习者提供了便捷的在线学习平台与丰富的学习资源。然而，在线教育模式的蓬勃发展也催生了“知识过载”与“知识迷航”等显著问题，极大地限制了学习者的学习增益与效率。近年来，学习资源推荐作为一种实现信息过滤与处理的关键技术手段，旨在分析学习者的历史学习行为，捕获其中蕴含的学习需求，最终实现千人千面的学习资源推荐服务。精准的个性化学习资源推荐能够有效解决在线教育场景中“知识过载”与“知识迷航”难题，实现个性化在线教育，已成为各大在线学习平台中不可或缺的核心功能之一。同时，随着深度学习技术的不断发展，对基于深度学习的个性化学习资源推荐研究已成为计算机与教育交叉研究的焦点领域。因此，文中以“如何实现个性化学习资源推荐”和“如何实现对推荐结果的评估”两个问题为导向，对现有的研究工作进行了多维度、多层次、系统性的总结分析。首先从场景特性、推荐目标、深度学习技术、边信息集成方式、以及推荐模式五个维度对学习资源的个性化推荐过程进行分类与总结，以解答“如何实现个性化学习资源推荐”的问题；其次从数据集、评估指标、以及实验方式三个方面对推荐结果的评估过程进行归纳与比较，并提供所有开源数据集的统一下载链接，以解答“如何实现对推荐结果的评估”的问题；最终从对当前学习资源推荐方法自身局限性的攻克、以及对外部新兴技术的利用与融合两个方面探讨了学习资源推荐未来的研究趋势。

关键词：智慧教育学习资源推荐个性化深度学习知识图谱

基于边缘计算和WebRTC的元宇宙教育通信技术方案研究与实现

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计算机科学 2024年

作者：牛冠冲刘飞翔杨雯苗启广毛亮西安电子科技大学广州研究院西安电子科技大学计算机科学与技术学院广州通则康威科技股份有限公司

元宇宙教育将元宇宙应用于教育领域，为学生创造丰富多样的学习场景和资源，提供个性化的学习推荐和指导。在元宇宙场景中，可以通过边缘计算技术提升性能和降低成本，包括远程控制时延的降低、终端设备能效降低等。因此，针对VR、AR教... 详细信息

元宇宙教育将元宇宙应用于教育领域，为学生创造丰富多样的学习场景和资源，提供个性化的学习推荐和指导。在元宇宙场景中，可以通过边缘计算技术提升性能和降低成本，包括远程控制时延的降低、终端设备能效降低等。因此，针对VR、AR教育交互场景中的设备成本高、通信时延大等问题，提出了基于边缘计算和WebRTC的通信技术方案，解决教育场景下大量用户接入拥塞问题，构建元宇宙教育的基础通信设施。通过云端所部署的Unity渲染平台，在边缘端部署WebRTC多用户通信模块，实现极低延迟的视音频传输，提升移动边缘平台的传输性能。最后，将构建云边端协同的音视频传输系统，通过实际的边缘计算传输策略和端到端实验验证，实现了低时延、高性能的元宇宙教育系统，并通过实验验证元宇宙教育场景的可行性。项目代码地址：https://***/binbat/live777

关键词：元宇宙教育虚拟现实边缘计算云端协同 WebRTC技术

基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计

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测绘学报 2024年第4期53卷 689-699页

作者：刘薇刘松林郭子博刘凯张荔哲智慧地球重点实验室北京100029 西安测绘研究所陕西西安710054 西安电子科技大学陕西西安710071 中国空间技术研究院西安分院陕西西安710000

本文提出了一种基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计方法,构建了“硬件资源-算子模块-通用处理核-典型应用”的星上处理任务行为模型范式。在硬件层面,采用星上异构嵌入式计算平台,将多处理器一体化设计,通过标准化高速数据互连... 详细信息

本文提出了一种基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计方法,构建了“硬件资源-算子模块-通用处理核-典型应用”的星上处理任务行为模型范式。在硬件层面,采用星上异构嵌入式计算平台,将多处理器一体化设计,通过标准化高速数据互连,完成高速信号传输和数据处理;通过网络拓扑实现良好的扩展性,支持设备规模及数据处理复杂性的变化;在软件层面,针对星上智能处理任务中频繁数据读写操作、大量重复计算操作、卷积神经网络的通用计算与加速等需求,设计了星上平台指令集、星上算法通用算子和星上智能网络组件组成的可配置算子模块,并基于该模块可快速实现特定算法的硬件IP核。经仿真试验验证,本文方法可根据卫星平台和星上处理任务需求,按需适配最佳软硬件解决方案,并有效提高了计算资源利用率;提出的结合云检测的实时流水压缩编码方案,显著提升了压缩性能;设计的轻量化目标检测识别方法,计算资源效率达到91.5%;以高分一号、高分七号原始数据率为例进行分析,相比常规方案整体计算资源利用率分别提高了16.51%、17.77%。实现了星上处理系统研制过程模型化、工作模式可定义、逻辑资源共享化,是适应卫星小型化、快速部署的一种合理优化选择。

关键词：遥感卫星星上处理模型定义按需适配异构计算

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基于多视图传播的无监督三维重建方法

西北工业大学学报 2024年第1期42卷 129-137页

作者：罗锦锋袁冬莉张蓝屈耀红宿世鸿西北工业大学自动化学院陕西西安710072 西安电子科技大学网络与信息安全学院陕西西安710071

提出一种端到端的深度学习框架,从多视图中计算深度图从而重建出三维模型。针对目前大多数研究方法通过3D卷积实现3D成本体积正则化并回归得到初始深度图带来巨大的GPU内存消耗,以及由于设备受限导致有监督的方法中深度图真值难以获取... 详细信息

提出一种端到端的深度学习框架,从多视图中计算深度图从而重建出三维模型。针对目前大多数研究方法通过3D卷积实现3D成本体积正则化并回归得到初始深度图带来巨大的GPU内存消耗,以及由于设备受限导致有监督的方法中深度图真值难以获取的问题,提出一种多视图传播的无监督三维重建方法。该方法借鉴Patchmatch算法思想,在深度范围内将深度划分n层,通过多视图传播得到深度假设,并利用多个视图之间的光度一致性、结构相似性和深度平滑度构建多指标损失函数,作为网络中学习深度预测的监督信号。实验表明,文中提出的方法在DTU、Tanks&Temples和自制数据集上的性能和泛化性非常有竞争力,比采用3D成本体积正则化的方法快1.7倍以上,内存使用量减少75%。

关键词：多视图传播无监督三维重建 Patchmatch算法多指标损失函数

面向多子元宇宙矿工分配的多背包问题优化方案

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2177-2186页

作者：康嘉文吴天昊文锦柏陈俊龙熊泽辉黄旭民刘雷广东工业大学自动化学院广州510006 南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016 新加坡科技与设计大学信息系统技术与设计学院新加坡487372 西安电子科技大学通信工程学院西安710071

元宇宙是一种新型互联网社会生态,旨在促进用户交流、提供虚拟服务和数字资产交易。区块链作为元宇宙的底层技术,支持非同质化通证(NFT)等数字资产在元宇宙内流通。然而,随着共识节点的增加,数字资产的交易共识效率会降低。因此,该文设... 详细信息

元宇宙是一种新型互联网社会生态,旨在促进用户交流、提供虚拟服务和数字资产交易。区块链作为元宇宙的底层技术,支持非同质化通证(NFT)等数字资产在元宇宙内流通。然而,随着共识节点的增加,数字资产的交易共识效率会降低。因此,该文设计了基于边缘计算和跨链技术的多子元宇宙数字资产交易管理框架,首先,利用跨链技术将多个子元宇宙连接成多子元宇宙系统;其次,将边缘设备以矿工的身份分配到各个子元宇宙中,并利用其空闲的计算资源来提高数字资产交易的效率;此外,将边缘设备分配问题建模为一个多背包问题,并设计了一套矿工选择方案。针对环境动态变化的分配问题,采用深度强化学习中的近端策略优化(DRLPPO)算法,有效解决多子元宇宙中子元宇宙的矿工分配问题。仿真结果验证了所提方法的有效性,能够以安全、高效和灵活的方式实现跨链NFT交易和子元宇宙管理。

关键词：元宇宙区块链多背包问题深度强化学习

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环境风载荷下大口径反射面天线波束指向分析

工程设计学报 2024年第1期31卷 98-106页

作者：栾天薛松连培园余佳恒杜雨轩王猛赵武林卢波许谦王从思西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 西安电子科技大学广州研究院广东广州510555 陕西黄河集团有限公司陕西西安710043 中国电子科技集团有限公司第三十九研究所陕西西安710065 湖北省鄂州市天元砂辊有限责任公司湖北鄂州436001 中国科学院新疆天文台新疆乌鲁木齐830011

大口径反射面天线是深空探测、卫星通信的关键设备。为了不断提高观测性能,天线口径不断增大,进而对天线指向精度的要求越来越高。随着天线口径的增大,天线的刚度降低、迎风面积增大,这会导致天线的柔性变形严重,性能难以保证。为探究... 详细信息

大口径反射面天线是深空探测、卫星通信的关键设备。为了不断提高观测性能,天线口径不断增大,进而对天线指向精度的要求越来越高。随着天线口径的增大,天线的刚度降低、迎风面积增大,这会导致天线的柔性变形严重,性能难以保证。为探究环境风载荷下大口径反射面天线的柔性变形对电性能的影响,提出了一种天线波束指向分析模型。首先,利用计算流体力学方法对天线表面的风压分布情况进行了数值模拟,得到了天线表面的风压系数。然后,利用风压系数与风速无关的特性,分析了不同风速工况下天线结构变形的规律。最后,根据天线结构变形的特点,分析了天线在不同工作状态下的增益损失、指向偏差等的变化规律。结果表明,所提出的模型可以快速评估大口径反射面天线在风载荷下的变形情况和波束指向特性,这为后续的天线抗风结构设计与系统控制研究提供了理论指导。

关键词：反射面天线风载荷风压系数柔性变形波束指向特性

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隧道施工中异构网络构建及主动漫游接入技术

北京交通大学学报 2024年第2期 122-133页

作者：游宇嵩荆留杰徐受天杨清海沈中西安电子科技大学通信工程学院中铁工程装备集团有限公司

隧道内组网是实现隧道施工领域智能建造的前提条件.针对当前单一的通信方式无法有效应对隧道施工设备复杂化的问题，同时考虑到隧道施工智能化系统的多样性，提出一种异构网络融合的组网方案以实现规范化和统一化的数据链路.首先，提出... 详细信息

隧道内组网是实现隧道施工领域智能建造的前提条件.针对当前单一的通信方式无法有效应对隧道施工设备复杂化的问题，同时考虑到隧道施工智能化系统的多样性，提出一种异构网络融合的组网方案以实现规范化和统一化的数据链路.首先，提出基于射线跟踪法的骨干网络构建方案，根据场强与带宽的对应关系确定中继点的部署安装位置，并针对无线Mesh网络节点间消耗资源较大的问题，提出隧道一维线性场景下自愈网络部署方案.然后，提出基于微服务思想的异构网络动态切换方法，设计感知计算一体化终端，并对感知端高频数据、视频数据传输进行了现场实测.最后，针对移动终端在隧道组网中无法及时进行漫游切换、长时间处于低效连接的问题，通过揭示在一维隧道场景中不同可接入点间信号的传播规律，提出自适应主动漫游切换算法，并在施工现场进行双向通信实验验证.实验结果表明：正、反向通信带宽相较于所提漫游切换算法应用前分别提高了7.82%和40.75%，证明算法具有有效性和实用性.研究结果可以为实现隧道智能建造提供参考.

关键词：异构网络电波传播主动漫游隧道组网隧道施工

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SIMON算法的白盒实现与分析

软件学报 2024年

作者：罗一诺陈杰王超西安电子科技大学通信工程学院河南省网络密码技术重点实验室

在白盒攻击环境下,攻击者可以访问密码算法的实现过程,观测算法运行的动态执行和内部细节,并任意修改. 2002年Chow等人首次提出了白盒密码的概念,利用查找表技术提出了AES算法和DES算法的白盒实现,所采用的方法称为CEJO框架.白盒实现将... 详细信息

在白盒攻击环境下,攻击者可以访问密码算法的实现过程,观测算法运行的动态执行和内部细节,并任意修改. 2002年Chow等人首次提出了白盒密码的概念,利用查找表技术提出了AES算法和DES算法的白盒实现,所采用的方法称为CEJO框架.白盒实现将已有的密码算法进行编码混淆,在白盒攻击环境下以软件的形式达到保护密钥的目的,同时保证算法结果的正确性. SIMON算法是一种轻量级分组密码算法,因其良好的软硬件实现性能被广泛应用于物联网设备中,研究该算法的白盒实现具有重要现实意义.给出SIMON算法的两种白盒实现.第1种方案(SIMON-CEJO)采用经典的CEJO框架,利用网络化编码对查找表进行保护,从而混淆密钥.该方案占用内存为369.016 KB,安全性分析表明SIMON-CEJO方案可以抵抗BGE攻击和仿射等价算法攻击,但不能抵抗差分计算分析.第2种方案(SIMON-Masking)采用Battistello等人提出的编码方式,对明文信息和密钥信息进行编码,利用编码的同态性,将异或运算和与运算转化为模乘运算和表查找操作;最后进行解码,得到对应的密文结果.在算法运行过程中,对与运算添加布尔掩码,编码的随机性保护了真实密钥信息,提高了方案抵抗差分计算分析和其他攻击的能力. SIMON-Masking占用内存空间为655.81 KB,基于勒让德符号的二阶差分计算分析的时间复杂度为O(n2klog2p).这两种方案的对比结果表明,经典的CEJO框架无法有效防御差分计算分析,运用新型编码并添加掩码是一种有效的白盒实现方法.

关键词：白盒攻击环境白盒实现 SIMON算法掩码 Benaloh编码