[發明專利]一種基于ARM指令虛擬化的軟件防護能耗評估方法

有效

• 申請號: 201710477071.4
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107506275B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 房鼎益;陳美玲;湯戰勇;李振;趙貝貝;陳曉江;龔曉慶;陳鋒
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30;G06F11/34;H04M1/24
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;張明

本發明公開了一種基于ARM指令虛擬化的軟件防護能耗評估方法，該方法首先設計合適精確的測量智能手機電量的方案，搭建起實驗平臺。對比研究采用了ARM指令虛擬化保護方法之前和之后的程序，設計出合理的測試程序，在智能手機上運行測試程序并同時測量記錄測試程序運行時手機的電量變化。分析測量到的數據，研究總結ARM指令虛擬化保護方法對能耗產生的影響，并利用線性回歸模型生成線性回歸方程，實現對采用了ARM指令虛擬化保護方法而產生的能耗進行預測評估。本發明便于軟件開發者了解其采用的軟件保護方法對智能手機能耗產生的影響，從而在軟件保護強度和最終的能量的消耗之間維持一個很好的平衡。

技術領域

本發明屬于智能手機能耗評估技術領域，具體涉及一種基于ARM指令虛擬化的軟件防護能耗評估方法。

背景技術

智能手機市場一直在以驚人的速度增長，隨著人們依靠智能手機的功能和娛樂，手機的電池續航能力就成了最大的問題。然而，智能手機發展到今天，許多方面都已經大幅改善，但是電池續航卻仍然是一個影響數百萬用戶體驗的重要因素。如何提高智能手機電池續航能力？一方面是研究更換更大容量的電池，這對于目前的技術很難有所突破；另一方面是能耗優化，這是目前研究人員關注的重點。

然而，當智能手機的發展給社會帶來了巨大的效益，給用戶提供了巨大的便利的同時，應用軟件的安全問題也越來越嚴重。面對越來越嚴峻的移動安全環境，就需要更高強度的保護方法，來保護應用程序不被攻擊者攻擊利用。但是，當軟件保護方法的強度越來越大，復雜度也會越來越大，一味的追求軟件保護強度，會造成軟件保護方法過于復雜，軟件運行時指令膨脹，能耗增加等問題。

現有的對于智能手機能耗的研究主要有兩大類，一類是對智能手機上的某一類應用軟件或者某一類活動來進行能耗優化。例如，研究智能手機加載web頁面時的能量和性能的平衡，以優化智能手機瀏覽器加載web頁面時的能耗；通過動態縮放屏幕分辨率來優化智能手機屏幕的能耗，以達到最好的用戶體驗和節能；測量研究智能手機后臺活動及其對能量消耗的影響，優化屏幕關閉期間智能手機的能耗。

另一類是通過研究智能手機各組件的能耗，利用一些科學方法來進行整個智能手機的功率建模。例如，針對CPU、LCD、GPS、Wi-Fi、音頻和cellular接口等組件，建立的功率模型PowerBooter和在線功率評估工具PowerTutor；基于系統調用的功率建模方法和能量分析器Eprof；基于利用率的模型和基于有限狀態機的模型等等。現有的研究沒有關于采用軟件防護方法造成軟件運行時能耗增加的問題的研究，因此現有的技術不能被直接利用解決此問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于ARM指令虛擬化的軟件防護能耗評估方法，用以評估ARM指令虛擬化的軟件保護方法對智能手機能耗的影響，以便于軟件開發者了解其采用的軟件保護方法對智能手機能耗產生的影響，從而使開發者能夠在軟件保護強度和最終的能量的消耗之間維持一個很好的平衡。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種基于ARM指令虛擬化的軟件防護能耗評估方法，包括以下步驟：

步驟一，搭建測量智能手機電流的實驗平臺

將智能手機的主板與電池之間的正極線上串聯一個極小電阻，然后在所述的極小電阻的兩端并聯一個具有記錄功能的高精度數字萬用表；

步驟二，建立受保護的測試程序

在Android平臺中新建一個本地層函數，將待保護軟件中的待保護指令寫入所述的本地層函數中，對所述的本地層函數設置多次循環，并在循環開始和結束的時刻分別增加時間戳，用以記錄本地層函數開始執行和結束執行的時間；然后進行編譯打包，生成待保護的測試程序；

利用ARM指令虛擬化保護方法對所述的待保護的測試程序進行保護，得到受保護的測試程序；

步驟三，處理實驗數據