本文關鍵詞：基于復雜網絡理論的Linux內核動態(tài)行為研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著嵌入式系統廣泛應用于生產生活各領域,系統的可靠性越來越被人們所重視,可靠性分析成為實施安全關鍵系統的重要前提。GUN/Linux作為通用操作系統,其自身有很多優(yōu)勢被應用到安全關鍵領域,但是隨著計算機軟硬件技術的飛速發(fā)展,越來越多的新技術被引入到內核中,這些原因都直接增加了Linux內核的復雜度。然而系統的可靠性、復雜性之間相互聯系相互制約,操作系統的復雜性不僅表現為自身規(guī)模龐大、內部控制組件多樣,同時動態(tài)的應用執(zhí)行環(huán)境也為系統引入了新的復雜性。因此無論是提高系統性能還是對系統進行可信評價,都是一項復雜度高、開銷大且工作量龐大的工程,這些原因直接導致了我們無法用傳統的形式化驗證的方法研究內核的動態(tài)行為。經調研發(fā)現,復雜網絡理論的研究和應用為理解復雜系統的動態(tài)行為和對系統表現進行預測提供了有力的工具和方法。本文基于復雜網絡理論對Linux內核動態(tài)行為進行深入研究,設計出了一套基于開源POSIX測試集的數據追蹤模型將Linux內核的動態(tài)行為可視化,解釋了系統調用動態(tài)執(zhí)行路徑具有隨機性的原因,并定義和建立了表征內核動態(tài)行為的有向加權網絡�；趶碗s網絡理論對該網絡進行了特征度量分析,不僅得出了Linux內核網絡的“小世界”和“無標度”特性,還通過分析各版本內核網絡的各項統計指標,得出在版本演化過程中內核動態(tài)執(zhí)行鏈的深度在緩慢下降,整體網絡的穩(wěn)定性有所提高。結合相應內核函數定義和功能挖掘網絡中的重要節(jié)點和關鍵路徑,證明了內核函數分布屬于同配混合分布,說明Linux內核本身具有很好的魯棒性,并進一步分析了這些網絡特性對系統整體性能的影響。最后對內核網絡中的四個關鍵子網絡進行了詳細分析,并給出了為什么出現相應網絡結構特征的解釋。本文對內核動態(tài)執(zhí)行網絡的研究和分析是著眼于全局的,在研究子網絡動態(tài)行為時適度聚焦,這為避免內核更新出現局部最優(yōu)提供了參考,另一方面該研究內容也為給理解預測系統動態(tài)行為以及進一步的系統可信評價提供了新的參考方法。
【關鍵詞】：復雜網絡 系統調用 POSIX標準 內核動態(tài)行為 可信評價
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP316.81;O157.5
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究現狀10-11
• 1.2.1 網絡構建方法研究現狀10-11
• 1.2.2 網絡關鍵節(jié)點研究現狀11
• 1.3 研究內容和意義11-12
• 1.3.1 研究內容11-12
• 1.3.2 研究意義12
• 1.4 論文內容及結構12-14
• 第二章 內核追蹤模型設計和復雜網絡分析概述14-26
• 2.1 Linux內核動態(tài)數據追蹤基本思想14-15
• 2.1.1 Linux系統構架及系統調用14-15
• 2.1.2 數據追蹤模型整體思想概述15
• 2.2 設計所用工具和資源15-18
• 2.2.1 開源POSIX測試集15-16
• 2.2.2 Ftrace16-18
• 2.2.3 數據庫選取18
• 2.3 內核調用追蹤設計與實現18-22
• 2.3.1 執(zhí)行樹追蹤18-21
• 2.3.2 數據庫設計21-22
• 2.4 復雜網絡基本概念綜述22-25
• 2.4.1 平均距離23
• 2.4.2 聚類系數23-24
• 2.4.3 度的相關概念24-25
• 2.4.4 介數中心度25
• 2.4.5 節(jié)點接近度25
• 2.5 本章小結25-26
• 第三章 內核動態(tài)執(zhí)行網絡的構建和分析26-47
• 3.1 網絡構建環(huán)境及工具介紹26-27
• 3.1.1 網絡構建環(huán)境26-27
• 3.1.2 Pajek網絡分析工具27
• 3.2 基于POSIX測試集的內核動態(tài)網絡定義及構建27-35
• 3.2.1 網絡屬性定義和描述27-28
• 3.2.2 單次系統調用執(zhí)行網絡構建28-31
• 3.2.3 單個系統調用的加權有向網絡構建31-32
• 3.2.4 數據過濾與內核執(zhí)行網絡構建32-35
• 3.3 網絡度量及分析35-46
• 3.3.1 內核動態(tài)執(zhí)行網絡表觀特征35-37
• 3.3.2 孤立節(jié)點與連通性37-39
• 3.3.3 網絡密度和網絡直徑39
• 3.3.4 平均聚類系數39-41
• 3.3.5 節(jié)點度及度分布41-43
• 3.3.6 模塊化43-44
• 3.3.7 關鍵節(jié)點行為角色分析44-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第四章 基于Linux內核功能模塊的關鍵執(zhí)行網絡分析47-55
• 4.1 進程控制子網絡分析47-48
• 4.2 IPC子網絡分析48-51
• 4.3 內存管理子網絡分析51-52
• 4.4 程序執(zhí)行子網絡分析52-54
• 4.5 本章小結54-55
• 第五章 總結與展望55-57
• 5.1 本文工作總結55
• 5.2 后續(xù)工作計劃55-57
• 參考文獻57-60
• 研究生期間成果60-61
• 致謝61

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本文編號：357325