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ISSN 1000-0054
CN 11-2223/N
创刊于 1915 年 (月刊)
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  • 清华大学学报(自然科学版)
      2014年, 第54卷, 第1期 上一期    下一期
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    论文
    基于社交关系的DHT网络Sybil攻击防御  收藏
    韩心慧, 肖祥全, 张建宇, 刘丙双, 张缘
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 1-7.  
    摘要 ( 57 )   HTML   HTML    PDF (1424KB)

    Sybil攻击通过恶意伪造大量虚假身份,破坏对等网络(P2P)网络中正常节点的寻路过程,是分布式Hash表网络(distributed Hash table, DHT)中主要的安全威胁。该文利用社交网络中社交关系的高可信度以及伪造难度大等特点,设计了Social-DHT方法以缓解DHT网络中Sybil攻击的影响。该方法采用基于社交关系的随机游走策略以构建相对可信的路由表,继而可以有效抵御Sybil恶意节点的影响,实现安全、高效的寻路过程。此外对该方法建立模型,对路由表的可信性和寻路阶段的成功概率进行了理论分析。仿真实验表明: 在有10 000条攻击边的情况下节点路由表中Sybil节点比例不超过3%, 搜索成功率则能够达到99%, 并且在搜索速度和带宽开销等方面优于已有的算法。

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    基于控制依赖分析的Android远程控制类恶意软件检测  收藏
    李京哲, 梁彬, 游伟, 王鹏, 石文昌
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 8-13.  
    摘要 ( 59 )   HTML   HTML    PDF (1159KB)

    为检测Android远程控制类恶意软件,该文通过对实际的该类软件进行分析,提出一种基于控制依赖分析的动态污点检测方法。动态污点分析技术是一种检测恶意软件的主流技术。该文对传统的动态污点分析进行扩展以检测Android远程控制类恶意软件。首先采用静态分析确定条件转移指令的控制范围; 再使用静态插桩在目标应用中添加分析控制依赖的功能。插桩后的应用可在运行时检查敏感操作是否控制依赖于污染数据,进而对远程控制类恶意软件进行有效的分析和检测。该文实现了一个原型检测系统。实验结果表明: 应用此方法可以有效地检测出实际的Android远程控制类恶意应用。

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    并行化智能模糊测试  收藏
    梁洪亮, 阳晓宇, 董钰, 张普含, 刘书昌
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 14-19.  
    摘要 ( 54 )   HTML   HTML    PDF (1115KB)

    针对目前智能模糊测试技术中整体测试所需时间较长以及生成单个测试用例漏洞触发能力较弱的问题,该文提出了一种可用于并行化环境中的路径取反算法和一种加入随机数据的复合测试用例生成方式。该路径取反算法给每个测试用例赋予一个边界变量,利用该变量限定每个测试用例可进行取反操作的范围,同时在该范围中对多个条件进行取反。该复合测试用例生成方式借助传统模糊测试技术生成随机的漏洞触发数据,将该随机数据与混合符号执行生成用例相结合,从而生成复合化的测试用例。同时该文设计并实现了一个并行化智能模糊测试系统——谛听,并利用该系统对3个应用软件进行了测试,共生成测试用例203 602个,触发软件漏洞2个,其中一个为首次被发现的零日(0-Day)漏洞。理论分析与实验表明: 该路径取反算法可有效应用于并行环境中,从而缩短整个测试所需时间并生成较多测试用例; 同时该复合测试用例生成方式可有效提升测试用例漏洞触发能力。

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    一种支持犯罪重现的按需取证技术  收藏
    田志宏, 姜伟, 张宏莉
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 20-28.  
    摘要 ( 33 )   HTML   HTML    PDF (1732KB)

    基于实时取证的思想,提出了一种支持犯罪重现的按需取证技术—DFR2(on-demand forensic technology support for rollback recovery)。基于按需取证概念, DFR2缩小了处理范围、缩短了取证时间,基于对象依赖技术的多源证据推理融合算法,提取出完整的攻击流程,提高了证据关联性。此外,还将犯罪重现引入计算机取证领域,有效地解决了电子证据证明力不足的问题。实验分析结果表明: 与当前主流的取证方法Snare相比, DFR2不仅支持按需取证、犯罪重现等功能,且在进行系统调用劫持过程中的平均性能开销降低约5%左右。

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    工业控制设备安全测试技术  收藏
    谢丰, 彭勇, 赵伟, 高洋, 王得金, 韩雪峰
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 29-34.  
    摘要 ( 68 )   HTML   HTML    PDF (1174KB)

    工业控制设备(ICDs)广泛应用于石油化工、电力水利、轨道交通等国家关键基础设施领域,其正常运行直接关系到工业生产安全、经济安全甚至是国家安全。该文总结了现有工业控制设备普遍存在的共性安全问题,分析了其存在的根源。在此基础上从信息空间和物理空间这2方面分析了网络攻击带来的危害影响,最后总结了工业控制设备安全测试的标准规范、测评认证与面临的问题和挑战。

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    基于威胁传播的复杂信息系统安全风险评估  收藏
    马刚, 杜宇鸽, 荣江, 甘家瑞, 史忠植, 安波
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 35-43.  
    摘要 ( 51 )   HTML   HTML    PDF (1397KB)

    为评估复杂信息系统安全风险,该文提出了一种基于资产间威胁传播的风险评估方法。该方法将复杂信息系统各资产间的威胁传播路径定义为一棵威胁传播树,通过计算威胁传播树中各结点的期望损失以及威胁传播树出现的概率来对整个复杂信息系统进行风险安全评估。为验证本文所提方法的正确性、可行性,该文选取了一个具有代表性的实例阐述了所提方法在复杂信息系统安全风险评估中的应用。通过实例分析表明基于威胁传播的复杂信息系统安全风险评估方法强调不同结点受到威胁作用概率的不同性,威胁在结点之间的传播性,并且能够提示在不同时间段的重点保护结点。比起传统的孤立结点分析方法更具客观性与准确性,能够很好地指导安全风险管理者为复杂信息系统制定合理的安全保护策略。

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    工业控制系统上基于安全域的攻击图生成  收藏
    王得金, 江常青, 彭勇
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 44-52.  
    摘要 ( 45 )   HTML   HTML    PDF (1709KB)

    将攻击图技术应用于工业控制系统 (ICS), 并基于工业控制系统网络结构特点,简化了攻击图的生成复杂度。该文将工业控制系统作为研究对象,下位机作为攻击目标,依据工业控制系统的层次化结构特点,提出了主机安全域和网络安全域的概念,对系统网络进行安全域划分实现攻击图的分布式生成,并依据划分结果使用攻击模式(remote/local)等要素来降低攻击图的生成复杂度。最后,通过搭建实验测试环境进行验证,实验结果表明本方法将会提高攻击图生成效率并简化攻击图规模。

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    一种适用于Hadoop云平台的访问控制方案  收藏
    王志华, 庞海波, 李占波
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 53-59.  
    摘要 ( 29 )   HTML   HTML    PDF (1150KB)

    分析了Hadoop云计算平台的安全需求,设计了一种基于身份的Capability (ID-CAP), 并提出了一种基于ID-CAP的Hadoop访问控制方案。方案设计采用了最小授权原则,实现了基于Capability的访问控制,使用户在Hadoop平台上提交的作业能以最小权限运行。实验结果表明: 基于Capability的访问控制机制能有效实现在Hadoop平台上实施最小授权原则,支持平台内部相互依赖的各模块之间的身份认证,有效提高Hadoop平台的系统安全性和稳定性。

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    基于路径分析和迭代蜕变测试的Bug检测  收藏
    董国伟, 郭涛, 张普含, 贾依真
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 60-67.  
    摘要 ( 33 )   HTML   HTML    PDF (1362KB)

    该文旨在基于白盒测试准则,提出能够在尽量复用测试资源、降低测试成本的前提下有效发现程序中错误的蜕变测试方法。任务关键软件的正确性是信息安全的重要组成部分,对其bug的测试至关重要,但Oracle问题经常制约到此类软件的测试。蜕变测试(MT)能够有效解决此类问题,但随机性较大。该文针对二元蜕变关系,提出了2种迭代的蜕变测试算法AESIST和AEMIST, 在依据此2种方法的测试中,上一轮生成的测试用例可以作为下一轮的原始用例而生成新的测试用例,并且所有的测试用例满足蜕变关系全路径覆盖准则(APCEM)。实验结果表明: 2种算法产生的测试用例能够在尽量少地运行程序的情况下有效发现程序中的错误。因此,本文提出的2种迭代蜕变测试算法在程序bug检测方面是高效的。

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    压力对双射流电弧等离子体特性的影响  收藏
    吴贵清, 葛楠, 杨安, 李和平, 包成玉
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 68-72.  
    摘要 ( 32 )   HTML   HTML    PDF (5677KB)

    该文采用实验测量方法研究了气体压力对双射流直流电弧等离子体弧电压、放电稳定性及等离子体电弧-射流区二维投影温度场的影响规律。通过引入可见光测温技术,对不同工况下的热等离子体放电图像进行采集,并采用二值化阈值分割方法求取投影温度场对应的等灰度线,利用8方向Freeman链码对特定边界进行描述,从而对热等离子体电弧-射流稳定性进行评估。研究结果表明: 在其他参数保持不变的情况下,随着反应器内工作压力的降低,电弧-射流区二维投影温度场高温区面积增大,同时,电弧的稳定性也会受到一定影响; 但随着工作气体流量的增大,反应器内工作压力对电弧-射流二维投影温度场高温区面积变化的影响减弱; 在本文实验研究参数范围内压力对弧电压的影响较小。

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    三电极非热电弧发生器放电模式的实验研究  收藏
    王志斌, 陈国旭, 王哲, 葛楠, 李和平, 包成玉
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 73-77.  
    摘要 ( 28 )   HTML   HTML    PDF (1996KB)

    该文提出了一种三电极非热电弧等离子体发生器结构设计,通过引入浮动电极,降低了非热电弧放电的点火电压,获得了稳态的非热电弧放电等离子体。实验结果表明:采用该三电极结构的等离子体发生器所产生的等离子体气体温度在2.0×103~3.0×103 K之间; 在其他参数保持不变的情况下,随着等离子体工作气体流量的增加,存在非热电弧放电、非热电弧-介质阻挡混合放电和表面介质阻挡放电3种不同的放电模式; 在等离子体工作气体流量不变的情况下,增加电源的输入功率将有利于使放电保持在非热电弧放电模式下。三电极结构的非热电弧发生器有助于实际应用中在较低的外加电压下产生非热电弧等离子体,并在较大的气体流量下维持非热电弧等离子体的工作状态。

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    硅晶圆上窄节距互连铜凸点  收藏
    刘子玉, 蔡坚, 王谦, 程熙云, 石璐璐
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 78-83.  
    摘要 ( 57 )   HTML   HTML    PDF (2858KB)

    为了满足日益减小的互连节距需求,该文研究了晶圆上窄节距铜凸点的成型技术。铜凸点成型主要包括溅射凸点下金属化层(under bump metallization, UBM)、 厚胶光刻、电镀、去胶、刻蚀UBM等。通过研究甩胶、前烘、曝光、显影、后烘等技术参数,优化了正性光刻胶AZ4620的厚胶光刻工艺,并通过理论分析验证了其合理性。同时,进行了湿法腐蚀和干法刻蚀UBM的对比实验,得到了用于超窄节距凸点去除UBM的不同方法。最终获得了节距20 μm、 直径10 μm、 高度10 μm的凸点,侧壁垂直度达到83.95°; 并采用剪切力测试方法表征晶圆上铜凸点强度的分布特点,得到剪切强度接近体材料的剪切强度。

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    开路支节加载的双模滤波器设计  收藏
    雷涛, 向天宇, 陆安江, 彭嫚, 张正平
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 84-87.  
    摘要 ( 50 )   HTML   HTML    PDF (2281KB)

    方形环谐振器具有结构紧凑、高品质因数、低辐射损耗等优点,被广泛应用于滤波器、混频器、振荡器、天线设计中。该文采用在方形环谐振器中心加载开路支节的微扰方式,能够在保持奇模频率不变的基础上,通过调节开路支节的尺寸来调节偶模频率,带宽调节更加方便。采用阶梯阻抗微带线结构实现输入/输出与双模谐振器之间的强耦合,增大了带通滤波器的带宽。该滤波器在中心频率 4.97 GHz处,通带内最小插损为1.33 dB, 3 dB带宽为9.38%, 并且具有准椭圆函数响应,改善了带外抑制特性。

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    多相流测量技术在海洋油气开采中的应用与前景  收藏
    李轶
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 88-96.  
    摘要 ( 37 )   HTML   HTML    PDF (6258KB)

    海洋油气开采是国家“十二五”海洋工程的战略与规划研究内容之一。油-气-水多相流测控技术在海洋油气开采中具有十分重要的地位。该文分析了目前油-气-水多相流测控技术的应用与挑战,阐述了多相流测控技术在国家海洋油气能源开发战略中价值与意义,并分析了其未来产业化前景。此外,该文总结归纳了当前国际上一些主流的多相流测量技术手段,综述了具体的应用实例。该文最后归纳了多相流测控技术在国家“十二五”海洋工程背景下深海油气能源作业中的价值与前景。

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    重力场作用下三种不同燃料液滴在垂直电场中的燃烧特性  收藏
    方朝纲, 宋蔷, 仲蕾, 熊刚, 姚强
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 97-101.  
    摘要 ( 29 )   HTML   HTML    PDF (1237KB)

    该文选取丙醇、癸烷、柴油为实验液滴燃料,通过利用高速摄像机对液滴燃烧时火焰和粒径的实时测量,以及激光诱导白炽光(LII)对碳烟体积分数的测量方法,研究了重力场作用下液滴在垂直电场中的燃烧特性。研究结果表明: 三种燃料火焰高度均随极板间电压的增加而增加,火焰宽度随极板间电压的增加而减小; 丙醇燃烧基本不生成碳烟,癸烷及柴油火焰中碳烟体积分数随极板间电压增加而减少; 燃烧速率常数随极板间电压的增加而增加,其中丙醇、癸烷、柴油燃烧速率常数最大增加值分别为9%、20%、30%。分析研究表明: 电场对火焰的拉伸有助于抑制碳烟的生成和促进碳烟的氧化,降低了火焰中的碳烟生成量,削弱了碳烟对外的辐射换热,从而促进了燃料的燃烧。

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    小展弦比涡轮叶片的弯曲优化设计  收藏
    韩俊, 温风波, 赵广播
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 102-108.  
    摘要 ( 51 )   HTML   HTML    PDF (4255KB)

    该文重点讨论弯扭叶片设计方法在小展弦比的涡轴发动机涡轮叶片设计中的应用,旨在通过多方案的弯曲设计分析具有强二次流动的涡轮叶片的弯曲优化所能带来的气动性能改善和流场结构变化。给出了弯高固定而弯角不同的14个叶片弯曲设计方案。通过数值模拟计算分析了这些方案中总压比和流量,初步得出在该叶片设计中反弯设计要优于正弯和直叶片设计,且反弯15°方案为最优方案。根据密流沿叶高分布图分析了正弯、直和反弯叶片情况的下端区和中间区域的通流能力变化。结合叶片壁面极限流线图和静压分布,可发现反弯情况下造成的反向C型压力分布使得端区流动不但没有改善反而恶化,但是中间区域的低能流体却大大减少,从而总体损失得到减少。从出口截面的总压分布也可看出通道涡尺度变大,造成端区总压损失较大。

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    35 kV链式STATCOM及其应用  收藏
    赵香花, 宋强, 刘文华
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 109-113.  
    摘要 ( 46 )   HTML   HTML    PDF (1314KB)

    35 kV/8 Mvar链式直挂STATCOM已研制完成并投入运行,采用星型接线和自励启动。该装置的各链节采用自取电及互取电技术,可在单个链节故障时自动旁路从而实现了不停电(N-1)运行; 整个STATCOM采用了综合优化载波移相PWM、 分相瞬时电流控制和基于电压差值的直流电压平衡的控制方法,实现了动态无功输出; 为满足变电站功率因数考核要求,该STATCOM装置还采用了与变电站VQC系统协调控制的策略。经实际测试,装置效率可达99%以上,链节间直流电压的不平衡度在3.3%以下; 在系统电压跌落时STATCOM的无功输出响应时间小于 10 ms, 可有效支撑系统电压; 能较好地与VQC系统协调运行,实现了功率因数稳定控制。试验结果及现场运行数据表明该链式STATCOM的各项性能指标都达到了预期的目标。

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    外资企业管理层的国企经验有效性分析——以在华日资企业为例(Ⅰ)  收藏
    戴秋娟
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 114-120.  
    摘要 ( 51 )   HTML   HTML    PDF (1270KB)

    该文以目前在日资企业工作的有过国营企业工作经验的管理层为主要研究对象,通过问卷调查获取他们在国营企业的教育培训经历、职务经历等资料,并要求其对自身国营企业教育职务经历的有效性进行评价,在此基础上进而进行了实证分析。通过分析可以确认受访者在国企期间的教育培训经历以及积累的工作经验有助于他们胜任在外企承担的工作,国企的技能、工作经验在外企仍然是有效的。改革开放为这些人才提供了重新选择职业的机会,计划经济体制下积累的人力资本在经济转型以后得到了继承,国企的教育投资以一种新的形式回馈于社会。

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    国营企业经验对外企管理层职业能力形成的影响分析——以在华日资企业为例(Ⅱ)  收藏
    戴秋娟
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 121-132.  
    摘要 ( 30 )   HTML   HTML    PDF (2965KB)

    该文主要研究国营企业的工作经验与外企管理层职业能力形成之间的关系。以现在外企工作的、有过国营企业从业经验的人为对象实行问卷调查,并分析受访者的工作态度、绩效能力以及岗位能力形成过程中国企工作经验的作用。结果表明: 在国营企业的工作年限、职务经历、教育经历以及最终职位等要素对受访者工作态度的形成、“成果实现力”、“管理能力”和“沟通能力”等绩效能力的形成以及生产制造、技术研发、人力资源、行政、销售和财务6类岗位能力的形成均有显著影响。

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    智慧水务建设需求探析  收藏
    杨明祥, 蒋云钟, 田雨, 王浩
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 133-136.  
    摘要 ( 57 )   HTML   HTML    PDF (1081KB)

    在“智慧城市”建设大背景下,“智慧水务”的构想应运而生。该文文结合当前水务发展遇到的实际问题和国家战略部署详细阐述了智慧水务建设的必要性和迫切性,并从现有基础、新技术和社会认识3个方面出发,分析了智慧水务建设的可行性。最后提出了应落实顶层设计和完善评价体系的建议,为未来智慧水务建设提供了一定的参考。

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    一种副本复制和纠错码融合的云存储文件系统容错机制  收藏
    杨东日, 王颖, 刘鹏
    清华大学学报(自然科学版). 2014, 54 (1): 137-144.  
    摘要 ( 54 )   HTML   HTML    PDF (2344KB)

    在云存储技术中,云存储文件系统的数据容错十分重要,直接关系到整个系统的可用性。该文通过对有中心的分布式文件系统进行分析,提出了双机热备的元数据管理节点容错技术和块副本与基于纠删编解码算法相结合的存储节点容错技术,为云存储文件系统设计了双重保险的容错机制。实验结果表明,该机制大大提高了云存储系统的可靠性,并提高了磁盘空间利用率。

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