缓冲保护（精选十篇）
缓冲保护 篇1
程序运行时,系统会分配一段相邻的内存区域用于存储各种类型的数据,这段内存空间叫做缓冲区。而缓冲区溢出就是在大缓冲区中的数据向小缓冲区复制的过程中,由于没有注意小缓冲区的边界,“撑爆”了较小的缓冲区,从而冲掉了和小缓冲区相邻内存区域的其他数据而引起的内存问题。成功地利用缓冲区溢出漏洞可以修改内存中变量的值,甚至可以劫持进程,执行恶意代码,最终获得主机的控制权。
近20年来,缓冲区溢出漏洞已成为计算机系统安全漏洞的主要形式之一,利用缓冲区溢出漏洞进行攻击占了远程网络攻击的绝大多数,这种攻击可以使蠕虫病毒进行迅速的传播,是一种非常严重的安全威胁。如在2010年的5个月里,国家漏洞数据库就记录176条缓冲区溢出漏洞,其中136就是高危漏洞,在CWE前25个最危险的软件错误列单中排第三位。因此对缓冲区溢出的原理、攻击利用方式的分析以及提出有效地保护防御方法具有极其重要的意义。
2 缓冲区溢出攻击利用方式
随便往缓冲区中填东西造成它溢出一般只会出现Segmentation Fault错误,而不能达到攻击利用的目的。最常见的手段是通过制造缓冲区溢出使程序运行一个用户Shell,再通过Shell执行其他命令。如果该程序属于Root且有Suid权限的话,攻击者就获得了一个有Root权限的Shell,便可以对系统进行任意操作了。
要执行一次攻击,攻击者必须找到合适的代码攻击利用内存和寄存器中所需的数据使程序控制跳转到那个位置。攻击者通过反汇编二进制文件,或在调试器调试程序,从程序的文档和源代码收集信息程序的脆弱代码和其运行时的行为。原则来讲攻击时所针对的缓冲区溢出的程序空间可为任意空间。但因不同地方的定位相异,所以也就催生了多种转移方式,包括函数激活记录、指针借用、长跳转缓冲区等。
(1)函数激活记录
当程序执行调用一个函数,堆栈就会被分配函数的参数、返回地址、先前的堆栈的指针、保存寄存器以及局部变量。在堆栈里,在当前函数返回后返回地址会指向下一条用来执行的指令。攻击者就可以在堆栈超出其所分配的内存中发生溢出,同时调整返回地址以改变程序控制选择的方向。
(2)指针借用
指针借用包括修改指针的值,比如函数,数据,或者虚拟的指针,它们都能修改异常处理器。攻击者可以在溢出的堆、栈或者含有嵌入函数指针的对象中使用指针借用。这种攻击方式对那些使用方法来防止返回地址修改的程序尤其有效,因为它并不能改变保存的返回地址。
(3)长跳转缓冲区
另一种用来劫持程序控制的方法是运用长跳转缓冲区。C标准库提供的setjmp/longjmp来实现不合逻辑的跳转。setjmp功能保存了能被长调转使用的jmp_buf类型的变量(这是一个数组类,这个变量存储了最近setjmp调用的环境变量。攻击者可以运用程序调用长跳转,它将跳转到攻者的代码里。
(4)缓冲区溢出利用
如果我们在buffer里包含我们自己想要执行的代码,用包含正确执行的机器码填充缓冲区,并将程序的返回地址覆盖成buffer的起始地址,再通过返回地址让程序跳转到系统栈里执行我们输入的代码,这就是缓冲区溢出的一种利用。举一个如下例子,关键代码如下
程序读取password.txt文件内容,然后复制内容与定义的密码比较,不同则提示密码错误,相同则提示密码正确。拟准备向password.txt文件里植入二进制的机器码,并用这段机器码来调用Windows的一个API函数Message Box A,最终在桌面上弹出一个“overflow”的消息框。要达到上面的结果,就要完成几个工作。首先,得分析并调试漏洞程序,获得淹没返回地址的偏移。其次,要获得buffer的起始地址,并将其写入password.tx的相应偏移处,用来冲刷返回地址。最后,写入可执行的机器代码,用来调用API弹出一个消息框。按照对栈结构的分析,可得出图1所示的栈帧中的状态。
在password.txt中写入恰好44个字符,那么第45个隐藏的截断符null将冲掉authenticated低字节中的1,从而突破密码验证的限制。想要覆盖掉返回地址则需要44+3*4=56个字符。在password.txt中写入11组“4321”共44个字符,用Olly Dbg加载这个生成的PE文件进行动态调试,程序提示密码正确,查看字符串拷贝函数过后的栈状态,得到buffer数组的起始地址为0x0012FB7C,将buffer的起始地址写入password.txt文件中的第53-56位,这样在password函数返回时就会跳到输入的字符串开始执行。
3 缓冲区溢出保护与预防方法
对于解决缓冲区溢出的问题,从最好的开发方法到被攻击后恢复的自动化框架,研究人员已经提出了多方面的方法,主要包括编写正确的代码、进行数组边界检查、运行仪器测试、静态动态分析等。
(1)编写正确的代码
编写正确安全的代码是减少漏洞最好的解决途径。实际工作中有时程序员往往会片面追求性能而忽视代码的正确性和安全性。C和C++语言没有提供内在的内存越界访问保护,因此在编程时选择Java语言或者NET环境可以在运行时进行边界检测就能消除中这个问题。C标准库函数包括strcpy,strcat,gets由于不执行边界检测所以是不安全的。采用这些函数较为安全的版本如strcpy_s,strcat_s函数也是另一个好的编码方式。除此之外,源代码、二进制代码分析工具以及网络工具是一个程序员防止程序被攻击的利器。
(2)进行数组边界检查
数组边界检查可以完全防止缓冲区溢出的产生和被攻击利用。只要数组不能被溢出,溢出的利用攻击也就无从谈起。为了实现数组边界检查,所有对数组的读写操作都应该被检查,以确保对数组的操作都在正确安全的范围内。常见的实现数组边界检查方法包括编译器检查,存储器存取检查,使用类型安全语言等。但是这也势必会增加程序员的负担,程序员必须运用启发式地去定义安全的临界缓冲池,然后运用边界检查去检测缓冲池。
(3)运行仪器测试
为了发现缓冲区溢出,程序运行时可以充分运用运行仪器测试技术来防止程序被攻击。
编译时间技术像Stack Guard和Return Addres Defender(RAD)用插入代码来检查返回地址是否被修改。Stack Guard在返回地址前面放置了一个标记,然后在函数返回后查看标记的值。而RAD创建一个返回地址存储仓全局数组,在函数开头处中拷贝返回地址,然后它在函数收尾处检查是否被修改。
Solar Designer和Pax利用一个不可执行的栈来与缓冲区溢出作斗争。通过使目标程序的数据段地址空间不可执行,使攻击者即使向缓冲区植入了代码也不能被执行。
(4)静态和动态代码分析
静态代码分析一个程序的源代码或者反汇编成二进制代码可以辨认缓冲区溢出漏洞。
其他解决方法采用静态分析和动态分析相结合的方法来发现缓冲区溢出漏洞。研究人员已经提出过一个用来先选择可以缓冲池,制造缓冲区溢出,然后再根据结果分析应用程序对的可疑性。这种技术定义了在本地缓冲池调用不安全库函数以及读写用户输入函数的位置。然后它计算攻击者将覆盖用来插入的攻击字符串的返回地址。
对于缓冲区溢出,微软公司也逐渐加大了保护力度。Windows操作系统自XP SP2开始加入随机化PEB(Process Environment Block)管理结构的机制、SEH(Structure Exception Handling)的保护、VEH(Vecto Exception Handling)链表指针-Rtlp Call Out Entry List的保护和堆块结构Cookie的保护等缓冲区溢出保护技术。而Windows 7操作系统不仅继承了XP SP2在缓冲区溢出防护上的成果,同时针对其不足进行了改进,形成了一套较为完善的溢出保护体系。在Windows平台下,针对缓冲区溢出保护的关键技术包括地址空间布局随机化(Address Space Layout Randomization,ASLR)、安全结构化异常处理(Safe Structured Exception Handling,Safe SEH)、GS Stack Protection、DEP/NX(x64)等。
4 总结
缓冲区溢出攻击是目前出现频繁,危害极大的攻击手段,对于缓冲区溢出的研究对于了解系统弱点,掌握攻击方法从而进行安全防护具有极其重要的意义。本文详细描述了缓冲区溢出的原理,缓冲区溢出的攻击利用方式以及对缓冲区溢出实例的分析,最后总结了缓冲区溢出保护和防御方法。
参考文献
[1]http://cwe.mitre.org/top25/archive/2011/2011_cwe_sans_top25.pdf.
[2]James C.Foster.Buffer Overflow Attacks—Detect,Exploit,Prevent[M].2006.12.
[3]Chen Aihong,Peng Weimin.Analysis of the principle and using technology of heap overflow[J].Computer&Digital Engineering,2008(9):117-119,127.
[4]蒋涛.缓冲区溢出原理及防护[J].计算机安全,2005,6:56-59.
[5]韩慧妍.Windows环境下缓冲区溢出漏洞的利用[J].电脑开发与应用,2008,21(4):48-50.
[6]吴雪阳,樊龙,陈晶波.Windows系统缓冲区溢出研究[J].网络安全技术与应用,2010,12:71-74.
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[8]J.Wilander and M.Kamkar,“A Comparison of Publicly Available Tools for Dynamic Buffer Overflow Preven-tion,”Proc.10th Network and Distributed System Security Symp.(NDSS03),Usenix,2003,pp.149-162.
[9]H.Ozdoganoglu et al.,“SmashGuard:A Hardware Solution to Prevent Security Attacks on the Function Return Address,”IEEE Trans.Computers,Oct.2006,pp.1271-1285.
缓冲作文800字 篇2
别急，慢慢来
常常听到同学说：“初三苦，初三累，初三卷子满天飞。”这话倒真不假，每天一节课接着一节课，满负荷运转，天天如此，压得我喘不过气来。
曾几度因学业上的压力彻夜未眠，我只管拼命地向前冲，害怕同桌比我多做一个题，多背一个单词，名次超过我。
然，无论怎样努力，总是事与愿违，班主任把我叫到办公室里，他说：“你的努力我看到了，但是别急，慢慢来。太快了，都不给自己缓冲的机会，怎么行？”班主任的理解让我红了眼眶，我选择停下手中的笔，问自己：我的学习方法是否需要改进？我的情绪状态是否需要调整？
课间，我不再拼命刷题，我请教数学老师，给我点拨解题思路和方法，我请教物理老师，教我画电路图的技巧。我学累了就闭目养神，出去散散心。就这样，我的成绩开始提高，我也在学习中找到了快乐。
别慌，再想想
做鸡头，还是凤尾？
面临选择高中的问题，以我的成绩，如果是想选择上巴一中，现状可能是——再怎么拼命苦干，名词还是班上的尾巴；若是上二中三中，或许可以有个靠前的排名。
面临这样的选择，父母最大的心愿，就是让我考上巴一中；老师却建议我上二中，因为那里会让我在学习中获得自信；我最好的朋友却想让我和她奔三中。
一中，二中，三中……太多太多的声音在我耳边响起，我左右为难。
正当我纠结郁闷的时候，我收到了一则同学留言：别慌，再想想，这是属于你的选择题。选择比努力更重要。
我陷入思考，我必须选择听从自己的本心。我是个要强的人，我发自内心地不想做凤尾。但一中有更优秀的老师和同学，他们可以让我获得更多不一样的东西。我去三中虽然可以让自己获得成就感或者说虚荣，但我要的，是更快更好地成长。一中的环境与氛围，肯定更有利于我的成长。——对！我要的是更好地学习和成长，不是排名靠前的那点自信或虚荣。
所以，亲爱的自己，抛掉虚荣心吧！我宁作一中的凤尾，也不要做三中的鸡头。我要上一中！我要为自己拼一把！
纠结痛苦时的静心思考，让我不再迷茫。渐渐发现，生活本不是马不停蹄的一路飞奔，也不能像猫一样追着风。
实验室化学药品的缓冲式保护 篇3
关键词：化学药品；缓冲式保护；化学品保质
文章编号：1005–6629（2016）3–0070–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
天津港爆炸案告诫人们，对于化学品必须要进行科学的管理和保护。
很多化学药品在长久放置过程中会发生变化（主要是变质）。化学药品的变化，常常伴随着变色、结块、形成液体、出现沉淀等现象。
化学药品的变化受光照、温度、封闭等多种因素的影响。光照和温度的影响一般不难解决，而封闭不严的影响则是一个较难解决的问题。在此，在原有的避光、防高温等防护措施的基础上，只针对封闭不严的问题，探究化学药品的保护。
试剂瓶封闭不严，会造成瓶外气体进入瓶内引发化学药品的变化。瓶内气体流出瓶外时，往往因气体有毒有害而污染环境。所以，化学药品的保护，既要防止瓶外气体流入，又要防止瓶内气体流出。
变化了的化学药品会造成诸多不良影响。（1）不能再根据所取药品的质量（或体积）准确地计算物质的质量分数、物质的量、物质的量浓度等。（2）会影响实验效果，甚至导致实验失败，使师生们得不到理想的、期盼的结果。在学生形成对化学科学的情感态度的过程中起消极作用。（3）不仅会降低其使用价值，甚至报废，造成环境污染，而且浪费资金、消耗资源，甚至可能会产生更为严重的后果。
化学药品的变化非常复杂，但归纳起来具有下列特点：（1）化学药品的变化一般是通过与有关气体的平衡关系引发的。（2）其变化具有缓慢性、持续性。（3）瓶内气体引发的变化主要是化学药品自身的分解、挥发，使气体不断流出瓶外，使总质量不断向着减少的方向进行。（4）瓶外气体引发的变化，主要是空气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等进入瓶内，使总质量不断向着增大的方向进行。
在化学药品的使用过程中发现，只有蜡封的试剂瓶其保护作用最好。但实际上，不论是购置还是配发的药品，蜡封包装的很少。管理人员常常认为有密封带的原有包装只要不打开就一定是严密的，也就不再去考虑其再保护的问题，从而使化学药品在不知不觉中不断地、不同程度地发生着变化。所以，易变化的（特别是新购买或配发的）化学药品，必须进行再保护。
对于一种化学药品，购买或配发的往往不止一瓶。而在使用过程中总是先打开一瓶，将其使用完后再使用其余试剂瓶中的。对于放置待用的化学药品，一般采取蜡封式保护。下面只讨论已经打开的试剂瓶，正处于频繁使用阶段（或放置待用，但因某种原因而不便蜡封）的化学药品的保护。
实验1 （2014年10月30日开始）取两个125mL的集气瓶，分别编为1号、2号，各放入2粒绿豆大小的白色无水氯化钙，使颗粒靠着瓶壁。1号瓶敞口，2号瓶用塑料膜扎封。对于2号瓶扎封的具体操作方法是：将一个足够大的单层薄塑料膜铺展，从中间折叠4次，变为16层，使每次折叠结果接近正方形（即不要折叠成条形）。将16层塑料膜覆盖在瓶口，将瓶口周围部分沿瓶颈下压，使其瓶颈区域各处都能被16层塑料膜覆盖，紧靠瓶颈。然后用长粗线绳将瓶颈处的各层塑料膜紧紧缠绕多圈，扎紧。放在室内，观察氯化钙颗粒的变化。
1号瓶至第2天，颗粒变小且下部有液体出现。至第8天时颗粒消失，全部变为液体（此时段内空气很潮湿）。至第49天左右，其液体全部变为晶体（在干燥空气中生成了CaCl2·6H2O）。至第75天左右，晶体的形状和颜色明显发生了变化（即在干燥空气中水合晶体表面发生了风化）。至第128天左右，因空气潮湿又全部变为液体，此液体一直持续，至2015年7～9月间空气干热，但仍以液体存在（其中出现了很少量的无色晶体）。而2号瓶中在6个月之内一直是固体颗粒，只是表面逐渐变得潮湿，白色逐渐趋于无色，颗粒稍有变大现象。6个月之后，发现颗粒与瓶底之间有液体出现，且不断增多，固体颗粒逐渐变小，以至浸没于液体中变为无色晶体。至2015年8月下旬，無色晶体完全消失。
2 实验现象分析
无水氯化钙放入空气中，在潮解时先生成CaCl2·2H2O，再生成CaCl2·6H2O。CaCl2·6H2O既有潮解性，又有风化性。在其表面存在着平衡关系H2O（l） CaCl2·6H2O H2O（g）。在一定温度时，当空气中水蒸气压强P（水）等于其临界值P（0）时，CaCl2·6H2O既不潮解也不风化。当P（水）>P（0）时，平衡左移，液态水增多，CaCl2·6H2O潮解，以致完全变为液体。当P（水）
由实验现象可知，1号瓶中的无水氯化钙基本上随着空气湿度的变化而变化。而2号瓶中的无水氯化钙虽然也经历了空气湿度的不同时段，相对来说变化很慢，共经历了近10个月，才第一次完全变成了液体，达到了与放置8天的1号瓶中相同的状态。使无水氯化钙完全变为液体的时间延长了将近38倍。
这充分说明多层薄塑料膜扎封时，可以在很大程度上阻止水蒸气向瓶内外的流动。
实验2 取2个125mL的集气瓶、1个与集气瓶开口相当的试剂瓶。各装入2.4g无水硫酸镁，分别编为1号、2号、3号。1号瓶敞口，2号瓶（试剂瓶）去掉内盖、拧紧外盖，3号瓶扎封，如图1。分别称其质量后放于室内。
无水硫酸镁是一种很好的干燥剂，与空气中的水蒸气接触时，会吸收水蒸气生成水合硫酸镁，其结晶水数目为1～7。所以，无水硫酸镁与空气接触时质量会增大。
放置至50天再称其质量，求得质量增重依次为2.0g、0.7g、0.2g。充分说明，试剂瓶加外盖后使气体流通的速率在很大程度上受到了限制，但阻止气体的作用仍然比扎封的小。
试剂瓶一般配有内盖和外盖。
在外盖的内侧有螺纹，在瓶颈的外侧也有螺纹，这两种螺纹相互配合，起固定作用。在瓶颈的下部有一个圆环形的棱，当拧紧外盖时，外盖口与棱紧密接触，阻止气体流通。但由于外盖口与棱都是硬质固体，而且接触面小、切合程度小，阻止气体的流通作用小。
常见的内盖是坚韧的塑料制成的，形状类似于圆柱，其上部有一个向外伸展且垂直于側面的圆环形短檐，内部是圆柱形的凹陷。其整体表面光滑，如图2。内盖外壁与瓶颈内壁紧贴，此处才是接触面积大、切合程度高、阻止气体流通最关键、最有效的部位。
受上述实验的启示，对于一个配套完整的试剂瓶，如果用多层薄塑料膜覆盖外盖及瓶颈，在外盖口下的瓶颈处如上扎封，就会协助外盖很有效地阻止气体流通，其作用肯定会远远大于单独的外盖作用和单独的扎封作用。这样，在内盖与瓶颈（内壁）之间、外盖与瓶颈（外壁）之间，形成了阻止气体流通的两道关卡（扎封是对外盖作用的加强），使瓶外气体难以进入到内外盖之间，而进入到内外盖之间的气体又难以进入瓶内。同时，使瓶内气体难以流出到内外盖之间，而流出到内外盖之间的气体又难以流出到瓶外。也就是说，两道关卡之间形成了一个抑制气体流通的缓冲区。该缓冲区能进一步使瓶内化学药品得到保护，故将这种保护作用叫做缓冲式保护。
缓冲式保护主要从气体流通的路径着手，来限制气体的流通。
上述实验不仅验证了水蒸气流通的情况，而且也验证了其他气体流通的情况，不仅验证了气体流入的情况，而且也验证了气体流出的情况。因此，不论是瓶内气体流出引发的变化，还是瓶外气体流入引发的变化，也不论是水蒸气、氧气、二氧化碳中任何一种气体引发的变化，还是其中的几种气体共同引起的变化，都可以通过缓冲式保护使其在很大程度上得到限制。
凡易变化的化学药品，都可以采取缓冲式保护。
缓冲式保护中所用的塑料膜（如薄塑料袋）和线绳，是生活中常用的物品，价廉易得，其操作过程也简单、安全。
从理论上来说，一层塑料膜与多层塑料膜阻挡气体的作用是相同的。但实际上，所用塑料膜有未发现或看不见的小孔，或使用过程中被弄破等原因，会产生漏气问题。折叠成多层可以在很大程度上弥补这种缺陷。更重要的是松软的多层塑料膜会形成一定的弹性，塑料膜越多，弹性越大，会被捆绑得越严密。所以，多层塑料膜扎封的效果会更好。
在缓冲式保护中，应该用软质薄塑料膜，不宜用厚塑料膜或玻璃纸，否则容易在瓶颈外壁与塑料膜之间形成缝隙。
参考文献：
缓冲保护 篇4
目前,脉冲激光诱导光学薄膜损伤研究主要是电子束蒸发和离子束辅助制备工艺[1,2,3,4,5,6]。离子束溅射制备激光薄膜,膜层聚集密度高、吸收和散射损耗小[7],在连续激光诱导光学薄膜损伤方面具有明显的优势。在太空环境中,电子束蒸发制备光学薄膜抗脉冲激光损伤阈值显著降低,而离子束溅射沉积薄膜抗激光损伤阈值较高[8]。
增透膜是激光薄膜的重要组成部分,最容易损坏[7],加镀半波长厚度的二氧化硅缓冲层可以显著提高增透膜抗激光损伤阈值,但制备工艺主要采用电子束蒸发和离子束辅助[9,10,11,12]。加镀半波长厚度的保护层、过渡层和缓冲层可显著提高反射膜抗激光损伤阈值和改善损伤形貌[13,14,15,16,17],但对于增透膜,加镀半波长厚度的保护层对激光损伤阈值的影响报道较少。本文通过对增透膜膜系结构设计和优化,研究了一定厚度二氧化硅缓冲层、保护层对离子束溅射制备增透膜抗激光损伤阈值的影响。
1 增透膜膜系设计、制备和抗激光损伤测试
1.1 膜系优化设计与驻波场分布
利用Macleod膜系设计软件,1 064 nm、532 nm双波长增透膜膜系结构为AR1:Sub/0.395H 0.314L 0.16H0.954L/Air(AR1),中心波长1 064 nm,H为高折射率材料Hf O2,L为低折射率材料Si O2,Sub为熔融石英。为研究一定厚度Si O2保护层、缓冲层对增透膜抗激光损伤阈值的影响,在不影响1 064 nm、532 nm双波长透射率的情况下,分别在靠近基板、空气侧增加半波长厚度的二氧化硅,膜系结构分别为:Sub/0.395H0.314L 0.16H 2.954L/Air(AR2)、Sub/2L 0.395H 0.314L 0.16H 0.954L(AR3)、Sub/2L 0.395H 0.314L 0.16H2.954L/Air(AR4),即AR2加镀半波长厚度的保护层,AR3加镀半波长厚度的缓冲层,AR4加镀半波长厚度的缓冲层和保护层。半波长Si O2缓冲层、保护层对增透膜在1 064 nm、532 nm透射率及膜层内的电场分布没有影响,损伤阈值的改善与电场强度分布无关。图1、图2分别为增透膜AR1透过率设计曲线和膜层归一化的电场强度分布[7],膜基界面处的电场强度约为入射电场强度的70%。
1.2 样品制备与抗激光损伤实验
增透膜采用国产IBSD-1000型离子束溅射镀膜机制备,RF-16 cm射频离子源束压、束流分别为1 200 V、500 m A,氩气流量17 SCCM,本底真空5×10-5Pa。纯度99.9%金属铪靶和99.99%石英靶固定在水冷靶架上,溅射角度45°,氧气流量10 SCCM。镀膜前采用乙醇乙醚混合溶液擦拭基板。
薄膜抗激光损伤测试光路如图3所示,北京镭宝光电Mianna-Q型激光器输出模式为多模,波长1064nm,脉宽7 ns,最大脉冲能量1 J,重复频率1 Hz~20 Hz分档可调。采用三透镜组合将光斑聚焦成圆形,光强呈高斯分布,光束质量检断仪测量样品处的光强分布如图4所示,光滑曲线代表高斯拟合曲线,有小尖峰的曲线为实际光强分布曲线,高斯拟合度大于95.8%,光斑直径0.987 5 mm。依据ISO21254-2损伤测量标准,采用S-on-1方式,重复频率10 Hz,测试点间距约3 mm,辐照次数1 200,按零几率损伤拟合得到薄膜样品抗激光损伤阈值。
2 实验结果与讨论
2.1 增透膜表面缺陷密度与抗激光损伤阈值
在暗场条件下,Leica-DMRXE光学显微镜随机选取20个点统计样品表面缺陷密度,放大倍数100×,样品表面缺陷密度统计结果如表1所示,加镀半波长缓冲层增透膜表面缺陷密度明显减少,加镀半波长保护层对增透膜表面缺陷密度几乎没有影响。不同膜系结构双波长增透膜AR1、AR2、AR3、AR4抗1 064 nm激光损伤阈值如表1所示,其损伤阈值分别为8.14 J/cm2、13.567 2 J/cm2、13.461 3 J/cm2、17.862 1 J/cm2。其中,AR2、AR3、AR4比AR1分别增加了约66.7%、65.4%、119%,半波长Si O2保护层、缓冲层可以有效地提高增透膜抗激光损伤阈值。
2.2 增透膜损伤形貌
图5为增透膜样品Leica-DMRXE光学显微镜表面损伤形貌,辐照光斑范围内呈现分散的点状损伤,点状损伤直径均在20μm以下,分散的点状损伤周围存在等离子体烧蚀,在点状损伤的中心处都有一个小的吸收中心。实验中发现,在激光能量密度低时,出现分散的点状损伤,这时点状损伤之间的距离不足以相互影响,随着激光能量密度的提高,点状损伤逐渐增加,并且点状损伤出现扩张的趋势,使不同的点状损伤之间的距离减少,不同的点状损伤之间相互影响,产生大面积的膜层剥落。所以,减少薄膜的缺陷密度,可以有效的提高增透膜抗激光损伤阈值。
(a)放大倍数200×;(b)放大倍数1 000×
使用表面轮廓仪对增透膜样品表面点状损伤坑的深度进行了测量,图6为测量得到的AR3损伤坑的深度,图7为AR4损伤坑深度。其中,横坐标代表扫描的位置(单位:μm)。纵坐标代表损伤坑的深度(单位:nm)。图6(a)处测量得到的损伤坑的深度为655.3 nm,图6(b)处测量得到的损伤坑的深度为857 nm。图7(a)处测量得到的损伤坑的深度为1 058.1 nm,图7(b)处测量得到的损伤坑的深度为1 013.6 nm。由损伤坑的深度可得到,损伤发生于膜基界面或靠近膜基界面处[18]。增透膜AR3、AR4膜层厚度分别约670 nm、1 027 nm。
基板在研磨和抛光过程中会形成亚表面缺陷,亚表面缺陷部分或全部被抛光再沉积层覆盖[19],基板在运输存储擦拭及在真空腔中时表面被污染[20]。激光辐照过程中,亚表面缺陷及基板表面污染形成吸收源,降低增透膜的抗激光损伤阈值[21]。
由损伤坑的深度及损伤后的形貌,可以得出,激光辐照下,膜基界面处的缺陷即基板表面吸附的污染及靠近膜基界面处的缺陷即亚表面缺陷对激光强烈吸收,温度的升高使材料熔融、汽化产生等离子体,高温高热的等离子体烫伤薄膜表面,形成膜面颜色变化,缺陷吸收激光能量后,相变导致的体积膨胀会产生很大的应力,使得膜层表面凸起,引起膜层破裂。
半波长的Si O2保护层可以改善与之相邻的高折射率介质层的微观结构[22],并且,Si O2的热传导能力强于空气的热传导能力,所以,Si O2保护层可以保证缺陷吸收激光能量后的快速传导,使缺陷吸收激光能量后产生的温升降低,提高薄膜的抗激光损伤阈值。在相同的激光能量密度下,AR2出现的点状损伤的个数明显少于AR1,并且发生大面积的膜层脱落时,AR2所对应的激光能量密度高于AR1,所以,半波长的Si O2保护层加固薄膜的外表面,抑制由于缺陷吸收激光能量产生的膜层的破裂,提高薄膜的抗激光损伤阈值。
半波长的Si O2缓冲层可以改善高折射率膜层的微观结构及高折射率膜层和低折射率膜层的界面,AR3膜层表面缺陷密度的降低又说明半波长的缓冲层减少由于基板磨制、抛光过程中产生的缺陷对增透膜膜堆的影响,从而提高薄膜的抗激光损伤阈值。在损伤测试实验中,添加半波长的缓冲层点状损伤出现所对应的能量密度及点状损伤出现扩展所对应的能量密度高于AR1所对应的能量密度,所以,半波长的Si O2缓冲层可以提高薄膜与基板的结合强度,抑制缺陷吸收激光能量引起的膜层的破裂,提高薄膜的抗激光损伤阈值。
半波长的Si O2缓冲层和半波长的Si O2保护层,可以更好的改善增透膜的微观结构,膜层界面及薄膜与基板之间的界面,增强薄膜与基板之间的结合强度,降低由于缺陷吸收能量引起的温度升高,提高薄膜的抗激光损伤阈值。
3 结论
通过对离子束溅射制备1 064 nm、532 nm双波长增透膜抗激光损伤研究发现,在石英基板表面预镀一定厚度Si O2缓冲层可以有效平滑基板表面的缺陷,降低膜层表面缺陷密度,改善增透膜膜层及增透膜与基板的界面,增强薄膜与基板的附着力,提高增透膜抗激光损伤阈值。一定厚度Si O2保护层对增透膜起到加固、保护的作用,抑制膜层的破裂,降低由于缺陷吸收激光能量导致的温度的升高,进一步提高增透膜抗激光损伤阈值。最后,通过加镀二分之一波长Si O2缓冲层、保护层的双波长增透膜抗激光损伤阈值由8.14J/cm2增加至17.862 1 J/cm2,提高约119%。
摘要：为提高离子束溅射制备1 064 nm、532 nm双波长增透膜抗激光损伤阈值,分别在靠近基板、空气侧加镀一定厚度二氧化硅膜层,研究缓冲层、保护层对增透膜抗激光损伤阈值的影响。依据ISO21254-2损伤测试标准,测试不同膜系结构增透膜抗1 064 nm波长激光损伤阈值。实验结果表明,二氧化硅缓冲层提高增透膜抗激光损伤阈值约65.4%;二氧化硅保护层提高增透膜抗激光损伤阈值约66.7%;同时加镀缓冲层、保护层增透膜抗激光损伤阈值显著提高约119%。
缓冲作文800字 篇5
转眼，初三的时间轴已经进行了一多半。为了迎战中考，每位老师都似加了催化剂，马不停蹄赶着进度，每天作业多得让我喘不过气。
终于到周末了，迎来了我的自由阅读缓冲时光。
午后，阳光在书桌上拓出一圈圈温暖，清风抚摸书页，伴随着耳机里的纯音乐，我在这清风搅拌着书香的意境中，沉浸……
“生活虽是充满苦难的，但心仍能向美好奔去”“院墙上，爬满开得好好的三角梅，密集的一朵朵。俏眉俏眼的，在清风中浅笑”。丁立梅老师的散文一直是我书架上的常客，她的作品我反反复复地看，有些句段可以倒背如流。
每每读到这样的句子，忽觉生活处处可爱，丰子恺说：你若爱，生活哪里都可爱。是啊！只要用心感悟生活，试着发现美好，生活就会越来越好。
周末早起，静待日出，看看天空的深蓝变成浅蓝，慢慢积攒一团橙光，最后红日冲破黑暗，天地明亮，忽地爱上了这种感觉。
从此，早晨不再是拖沓着被闹钟吵醒起床，而是伴着铃声有规律的震动一下爬起，不再是慌慌张张吃几口早餐就奔向学校，气喘吁吁地爬百步梯。而是按时起床填饱肚子，趁着人少一步步走着欣赏风景，脚下踩着大理石砌成的台阶，抬头是满幕星辰，皎洁月光和教室灯光点亮了夜，忽觉有些浪漫，学习也变成了一件幸福的事。
每当我心情焦躁时，我喜欢拿起一本东野圭吾的推理小说，走进他构建的世界，抽丝剥茧，揭开迷底。让我在阅读中享受脑洞大开的乐趣，他塑造了一种值得人们仰望和追求的生命境界，让人宁静。
每当我迷茫时，我喜欢读《墨菲定律》，它以上帝视角探索事物间的规律，让我明白一些道理，掌握一些技巧，从而更加明确自己的`方向。
我们的步履总是那么匆遽，我们的鞋子上蒙着一层细尘，我们的履底无缘阅读洁白美丽的云朵。我们这双眼睛在追逐着什么？这颗心儿在遗忘着什么？
慢下来！给生活按下暂停键，缓冲一下，去寻找细节，享受阅读，去用心体会生活，与温暖相伴。你会发现，人间值得！
缓冲一下吧！和我站到一起，让我指给你看吧——天上，开着那么多那么多上帝来不及摘走的花啊……
★ 灭菌名词解释
★ 全球化名词解释
★ 体循环名词解释
★ 组织名词解释
★ dic名词解释
★ 教育名词解释
★ 突触名词解释
★ 观察法名词解释
★ 稀缺性名词解释
用兴趣缓冲情绪 篇6
一段时间，儿子的情绪就随着痘痘的多少而起伏不定。……考试成绩更是随着情绪而起伏，鸡毛蒜皮的事情也会响到他上课的状态……
于是，我只有用悠扬的世界名曲与广泛的阅读，来平静自己的心绪，以期找到对付儿子青春期荷尔蒙的最佳办法！一天，我无意中翻开了德国最伟大音乐家之一的钢琴大师——舒曼的回忆录。他写到一篇有关贝多芬的文章，让我大为震惊！舒曼回忆说：
我看到贝多芬在手稿上写着：“为丢掉一文钱而愤怒，以随想曲的形式发泄！”我忍不住放声大笑，有什么比这个“游戏作品”更有趣呢？人们一直认为贝多芬的思想只萦注于高潮的事物，他在星期间翱翔，尘世人间的俗世是与他格格不入的……谁曾想到，贝多芬竟然也会为一文钱而愤怒，并且将他化作创作灵感。……年轻作曲家和演奏者们，你们在这首曲子里首先可以学到一样东西——那就是要自然！自然！自然！！！
这段回忆给我极大的启发。在儿子学琴练琴的过程中，我一直都注重技艺的培养和乐感的熏陶。然而，我却犯了一个显而易见的错误——让艺术与生活分离了。
我的教育让儿子感受到：自己穿上燕尾服，风度翩翩地坐在舞台上弹奏钢琴，是一回事儿;然而，生活中面对自己高低起伏的情绪和一团乱麻的生活，却是另一回事儿。
我必须改变自己的教育理念：如果，连贝多芬这样的大师都会因为一文钱找不到，而百感交集，需要移情于艺术;那么，我为何不能引导儿子用艺术的方式来抚平情绪，进行“移情治疗”呢？我连忙将这篇文章拿给儿子看，并且从他厚厚的乐谱中，找到贝多芬的“回旋狂想曲Op.129”，我让儿子弹奏了一遍，他很喜欢这首主题欢快的小三段体乐曲。当他知道贝多芬“怒发冲冠为一文钱”时，哈哈笑起来。
“原来圣人也有情绪失控的时候啊！”儿子感叹。
我说：“当然了。这首作品是在贝多芬去世之后，才被后人整理出来的！当他褪下那被人神化的外衣，露出的人性是那么率真，那么可爱……所以，作为一个爱好艺术的青春期男孩，你怒发冲冠，再正常不过了。就算是为了很小的事情发脾气，也是可以理解的。”
听我这么说，儿子眼中显出温柔的眼神来，他的语气软下来，竟然承认自己这段时间情绪不好，伤害了身边的人。“其实，我也知道自己乱发脾气不对，但就是控制不住。发了火，我又后悔，纠结……”
我轻轻拍着儿子的肩膀，忽然想到最近网上流行的一句话——“没有坏人，只有没被好好爱过的人”。很多时候，我只注意到照顾儿子的衣食住行，监督他学习和练琴，我忽略了他内心的痛苦纠结，没有给予他真正到位的爱。
我鼓励儿子：“以后，当你情绪不稳定时，不妨听听大师演奏的名曲。那些伟大的音乐家和你一样，都是为鸡毛蒜皮的小事而心中波涛起伏的人，但是他们会用艺术的方式来宣泄、自我修复，甚至点燃伟大的灵感……你也可以的！”
这一招非常管用，当儿子郁闷时，他不再抱着手机和IPad了。他会把自己关在琴室里，听听CD，弹奏几支曲子。有时候，他邀我听他的演奏，并且从音乐中猜猜他遇到了什么……说来也奇怪，我们母子常常因为“青春期与更年期”的代沟而无法沟通，然而，当儿子以琴抒情时，我就能够理解他。因为，这些曲子，我在年轻时也弹奏过。我常被这些旋律带回到青葱岁月，倏然明白了儿子心中的郁闷、澎湃与哀愁……
当然，大多数时候，儿子并没时间听曲与弹琴。我必须教会他如何在学校里给自己“减压”，在紧张的学习生活中平息自己不良的情绪。
于是，我试着帮他分析并正视每件烦心事的原因，让他不要把自己的糟糕情绪归因到外部因素，故而大发脾气。相反，我让儿子意识到成功和失败属于可控因素，他可以用理智控制自己的情绪。比如“因为背不出英语背诵内容，而被老师罚站”、“因为雀斑而被嘲笑”、“因为弄脏同桌书包而被孤立”等许多问题，我都一项项耐心地帮助儿子归因，让他发现这些问题的最佳解决方案都不是怨天尤人，而是积极应对。
在儿子的钢琴训练中，我加入了人文关怀。在他学习一首新曲子之前，我一定带他了解作者当时的心态，了解作曲家的生平和性格，让他从中揣摩“艺术疗治心灵”的能力。
有时候，儿子情绪不好，我也会弹琴给他听。有时候，身边没有钢琴，我就哼出一些旋律来，并且鼓励儿子与我一起哼唱。当他考试考砸的时候，我还请他去K歌，让他歇斯底里地唱出内心的受挫感，并再度重新上阵。
我渐渐体悟到艺术的真谛——艺术可以教孩子面对自我内心，面对成长的挣扎，找到一种“与伟大心灵交流”的方式。他可以在自己荷尔蒙高涨时，用艺术来镇定自己;也可以在焦躁无奈时，用乐曲鼓励自己……他不用“讲粗口、打人、早恋、情绪冷暴力”等方式来发泄，而用“健康的、积极的、优美的”方式来自我调适。
这样的引导之后，家中再度出现了和睦温馨的氛围，我们常常说：“这件烦心事，贝多芬会怎么看？怎么弹？怎么应对呢？”
浅析燃料气缓冲罐改造 篇7
1 选题理由
1.1 增加经济效益
燃料气缓冲罐内部压力在0.2MPa, 通过底排排放, 粗甲醇罐有呼吸阀, 粗甲醇完全可以送回罐区。回收的粗甲醇可以由罐区送到精馏, 产出精甲醇, 增加效益。
1.2 实际生产需要
避免因燃料气带液, 造成加热炉燃烧器燃烧火焰不稳定, 发生熄火、闪爆的可能。
1.3 技术创新需要
为了进一步回收甲醇, 避免因燃料气带液产生一系列不良后果, 必须对原装置进行改造。改变原设计生产方式, , 既可以节约能源, 又可避免生产事故的发生。
2 现状调查
QC小组对2011年3月燃料气缓冲罐排液情况进行调查统计分析, 列表如下:
3 Á调查结论
从调查结果可以看出, 按原设计方案, 每天合成系统闪蒸汽并入燃料气缓冲罐后所产生的粗甲醇约为300Kg, 而为了系统稳定, 不得不及时将此部分粗甲醇外排, 即造成间接经济损失约573.67元/天, 按此计算, 如将这部分粗甲醇回收送至精馏系统利用, 每年即可为公司创造经济利益209389.55元。同时减少了因粗甲醇排放对环境卫生造成的影响, 避免COD指标超标给水厂生化车间带来处理压力。
4 制定活动目标
4.1 目标确定:
在燃料气缓冲罐导淋处接固定管线连接到合成闪蒸槽出口管线去罐区, 在连接管线上加双阀和盲板, 并增加一个逆止阀。即增加了经济效益, 又减少了环境污染。
4.2 制定目标依据
(1) 工厂领导甲醇生产过程增产、降耗、减排问题非常重视, 在人力、物力上对小组活动给予全力支持。 (2) 通过几年运行经验积累, 各级人员对装置优缺点有了足够掌握。 (3) 工厂建立于ISO9001:2000质量管理体系。 (4) 通过优化工艺控制、严肃工艺纪律、对设备进行技术改造, 有能力加强设备管理实现预定目标。
5 原因分析
针对影响工厂总体环境指标、增加经济效益等问题。QC小组成员认真分析总结归纳整理出因果关系图如下:
小组成员根据生产控制过程调查及设备检查、摸排, 认真确认了燃料气缓冲罐分离下来的甲醇对经济效益和整体环境的影响因素。
影响因素是:燃料气缓冲罐分离下来的粗甲醇如不及时排出, 即有可能使燃料气带液进入加热炉, 易引起加热炉熄火, 或发生闪燃、闪爆等生产安全事故, 给工厂的人身和财产安全带来隐患。
排出的粗甲醇如回收不及时将直接影响分厂内部下水系统及空气的环境指标, 进而影响工厂整体环境指标, 且由于排液量需及时, 使工人工作量加大, 接触危险化学品时间增加, 不符合职业卫生相关法律法规。因此就必须及时地对燃料气缓冲罐进行改造。
6 制定措施
7 实施对策
根据找出的原因制定实施对策, 在分厂领导的支持帮助下, 实施过程如下:
(1) 工艺措施。在燃料气缓冲罐导淋处接固定管线连接到合成闪蒸槽出口管线去罐区, 在连接管线上加双阀和盲板, 并增加一个逆止阀。a.在25万合成, 氧化停车时, 将闪蒸槽到罐区管线用水清洗, 置换。燃料气缓冲罐置换。b.置换合格后, 在闪蒸槽和粗甲醇罐之间管线加盲板, 燃料气缓冲罐置换, 所连管线加盲板, 做可靠隔绝。
(2) 安全措施。a.彻底置换闪蒸槽到罐区管线, 燃料气缓冲罐, 取样分析合格。b.要有专人负责、专人监护, 分析合格, 并配备有泡沫消防车监护。c.动火时管线用N2保护。d.高处作业要做好安全防护措施。采取以上措施后, 平均每天可回收粗甲醇300Kg如得率按83%、单价按2.3元/公斤计算, 即每天可创造经济价值:300×83%×2.3=572.7元
因此每年可创造效益:20.9万元, 减去成本费用6.36万元, 今年最低的可创造效益14.54万元
社会效益:燃料气缓冲罐改造项目提高甲醇产量, 既能减少对环境的污染, 又能为企业创造效益, 满足了国家节能减排的需要。提高了我公司在甲醇市场的竞争力和影响力, 提高我公司的声誉。
8 巩固措施及标准化
为了巩固QC活动成果, 采取以下措施:
(1) 对本次活动进行了总结, 并制定技术方案下发实施, 以便今后参考使用。 (2) 强化工艺操作, 生产部门每天根据燃料气缓冲罐的排液量判断罐内存液量, 确保去往加热炉的燃料气未带液, 避免发生安全生产事故。 (3) 及时推选新知识、新技术、促进小组成员不断进步。
9 总结及展望
生产系统瓶颈缓冲建模研究 篇8
关键词：瓶颈缓冲,建模,多机工序,生产系统
瓶颈缓冲一般用时间缓冲[1]的形式表示, 即为保证瓶颈正常运行而提前一定时间单位向其投入在制品。瓶颈缓冲的设置对生产系统运行有重要影响, 缓冲过大, 物料在瓶颈工序前等待时间过长, 导致在制品库存增加;缓冲过小, 不能很好地保护瓶颈工序, 影响生产物流的平衡。
关于瓶颈缓冲问题, 国内外有不少学者进行研究, 如徐学军等[2]和王凤洲等[3]取瓶颈工序前各道工序加工时间之和的固定比例作为瓶颈缓冲量。Eli Schragenheim[4], RONENB[5], SCHRAGENHEI-ME[6], WUSY[7]都是取瓶颈机器生产前置时间一定比例作为瓶颈缓冲量。Vguide D R[8]提出Guide缓冲量计算模型, 以一个固定的缓冲尺寸系数乘以生产设备的最小加工时间作为缓冲量。Zequeira等[9]研究了最优缓冲库存量与期望设备维修率之间的关系, 为制定设备维修计划提供重要依据。李爱华等[10]建立了单产品下考虑平均维修时间、平均故障间隔时间的瓶颈缓冲模型。陈俊等[11]在李爱华研究的基础上针对再制造系统加工时间和加工路线的不确定性加入一个系数对模型进行修正。王国磊等[12]提出了一种基于可用度理论的缓冲时间估算方法, 将瓶颈前的每道工序看成独立的单部件可修系统, 由马尔可夫过程方法根据故障率和维修率得到该工序的持续时间, 从而估算必需的缓冲时间。陈伟达等[13]在考虑机器平均维修时间、平均故障间隔时间等生产波动影响因素的基础上, 结合再制造系统中废旧品损毁情况不确定所导致的零部件可再利用率不确定、某些零部件加工时产生回流生产的特性, 研究了再制造系统的瓶颈缓冲设置。叶涛锋等[14]在文献[10]研究的基础上, 基于对不同产品生产时间的切换研究了瓶颈缓冲。刘远等[15]针对灰信息 (如机器的故障率和修复率表现为灰数形式, 无法精确数值描述) 下关键设备生产缓冲问题, 构建关键设备生产缓冲的灰色Petri网模型, 结合遗传算法进行仿真运算, 探寻其最优解。
以上方法基本可归纳为两种情况, 一是基于经验估计瓶颈缓冲, 二是考虑机器平均维修时间、平均故障间隔时间等因素对缓冲建模。两种方法中, 前者不够精确, 依据的理由不够充分;后者考虑的因素因果关系明确, 结果相对准确, 但大多数论文都假定各个工序只有单个机器, 不完全符合生产实际。本文基于在制品库存成本、平均故障间隔时间, 平均维修时间建立了瓶颈缓冲的基本模型;并针对实际生产系统中单机工序、多机工序并存的情况, 面向可靠度最小的工序, 研究工序在制品对瓶颈缓冲的修正模型, 以及其他生产波动因素对缓冲的影响, 以期达到更加精确的瓶颈缓冲量。
1 瓶颈缓冲基本模型的建立
在设置生产系统的瓶颈缓冲时, 在制品库存成本、平均故障维修时间和平均故障间隔时间是直接关联的因素。缓冲量大, 虽然有利于生产系统稳定, 但也提高了生产成本, 需要在缓冲与生产成本之间找到平衡点。而如果工序故障的平均维修时间较短, 缓冲就可设置得小一些, 因为其所产生的系统波动较小。如果生产系统在平均故障间隔时间内不能恢复所设置的缓冲量, 则说明缓冲设置过小, 不足以弥补工序故障所带来的波动, 而对生产系统运行产生影响。因此瓶颈缓冲模型的建立将综合考虑这三方面因素。
1.1 以成本最小为目标建立瓶颈缓冲模型
为保证瓶颈正常运行, 避免因前面工序设备故障等因素引发瓶颈闲置, 往往将工序间的在制品量在正常生产所需的基本量的基础上再增加一定的量, 即在制品增量, 该增量所消耗的生产时间就是缓冲。假设I表示在制品增量, p瓶表示瓶颈的生产能力, 则瓶颈缓冲可表示为
实际生产中, 在制品增量I越少, 则缓冲导致的成本就越小, 但I如果太少又可能使瓶颈闲置等待而造成损失, 这里就涉及故障设备的维修度M系 (t) , 因此需要首先对维修度计算进行研究。
1.1.1 系统维修度M系 (t) 的计算
瓶颈前的生产系统模型, 如图1所示, 假设瓶颈前共有i3道工序, 其中k1=1、2, …i1为单机工序, μk1为设备k1的维修率, k2=i1+1, i1+2, …, i2, i2+1, …, i3为多机工序, nk2为k2工序中的设备数量, hk2=1, 2, …, nk2为某道多机工序中的某台设备, μhk2为设备hk2的维修率。
假设每台设备的维修度服从负指数分布, 即M (t) =1-e-μt,
某道多机工序的维修度
瓶颈前生产系统的维修度为:
1.1.2 成本最小的瓶颈缓冲的计算
设w为瓶颈工序闲置时的单位时间损失, W (I) 为瓶颈闲置的损失期望。Cv表示在制品单位时间内的单位库存成本。tr为平均故障间隔时间, L为计划期时间。在计划期L内, 由于瓶颈前的工序设备发生故障而导致的平均产出损失期望为
单位时间在制品库存占用成本与平均产出损失和[6]为
由此可得成本损失最小的瓶颈缓冲最优解BS1。
1.2 考虑平均维修时间下的缓冲设置
设tr为系统的平均维修时间, 当系统出现故障时, 缓冲量的设置至少要大于tr, 否则在系统的维修过程中, 瓶颈工序就会因饥饿而停机, 使系统运行不稳定。因此考虑平均维修时间时的瓶颈缓冲BS2可表示为
1.3 考虑平均故障间隔时间下的缓冲设置
设考虑平均故障间隔时间tF时的缓冲为BS3, pmin为瓶颈工序前生产能力最小的工序的生产能力, 则在平均故障间隔时间内, 瓶颈前各工序可输出的最大物流量为
由此可得
如果max (BS1, BS2) <BS3, 表明考虑前两因素所设置的缓冲在平均故障间隔时间内能得到补充而不影响在下次故障时的正常运作。
当max (BS1, BS2) >BS3, 表明考虑前两因素所设置的缓冲无法在平均故障间隔时间内得到完全补充而可能对下次发生故障时的系统运作产生影响。为避免这种情况发生, 瓶颈缓冲需增加每次故障无法补充的那部分量。令z=max (BS1, BS2) -BS3, 即平均故障间隔时间内缓冲量的不足部分, 此时,
其中:相当于在计划期L内的故障次数。
综上, 瓶颈缓冲的基本模型为
2 基于工序在制品的瓶颈缓冲基本模型的修正
以上研究仅是考虑在制品增量成本、平均故障间隔时间和平均维修时间的情况来设置瓶颈缓冲, 并没考虑到瓶颈工序前的某道工序出现故障时, 其之后工序加工的在制品也有部分可充当缓冲的情况。因为一个工序加工的在制品以转运批量的形式传递到下一道工序, 某一工序若发生故障, 其后的工序还可继续工作, 所完成的在制品还可继续向瓶颈输送。
在生产系统中, 一般是单机工序和多机工序并存, 即系统各工序是以串联并联混合的形式存在, 如图1所示, 而不同工序的故障对系统物流有不同的影响。对于瓶颈前有i3道工序的生产系统而言, 若其中某单机工序出现故障, 则使系统物流断流, 而故障工序到瓶颈工序之间的各工序仍可继续生产, 其在制品有部分可充当缓冲;如果是其中某一多机工序出现故障, 一般生产系统不会断流, 但会减少物流, 此时故障工序后原先生产的在制品仍将继续向瓶颈输送, 而故障后物流减少了的在制品也将送往瓶颈, 这些在制品有部分也可充当缓冲。因此需对前面的缓冲基本模型进行修正, 以准确设置瓶颈缓冲。
下面以生产系统中可靠度最小的工序出现故障的情况研究瓶颈缓冲基本模型的修正, 因为该工序出现故障的概率最大, 是最可能发生的情况, 由于这种情况可能出现在单机工序, 也可能是多机工序, 因而缓冲基本模型的修正分单机工序和多机工序两方面研究。
2.1 单机工序可靠度最小的情况
如图2所示, 假设每道工序间的转运批量为q, 整个生产系统可靠度最小的工序为单机工序k, 若其出现故障, 则之后共有 (i3-k) q的在制品能够到达瓶颈, 为了避免k工序重新正常运行后瓶颈出现断流, 这些在制品不能全部用作缓冲, 必需保留一定的量。
如何确定该保留量以保证生产系统不出现断流?根据TOC原理, 系统正常运行时以瓶颈的生产节拍控制瓶颈之前各工序的生产节拍。当故障工序k重新正常运行时, k到瓶颈前工序i3之间的生产链须以最快的速度生产以减少故障带来的损失, 由于其各工序的生产能力都大于瓶颈, 因此以其中生产能力最小的工序为生产节拍所需要的在制品加工时间即是系统需要的保留时间, 而这部分时间转化为在制品便是所需在制品的保留量。
设当单机工序k出现故障时, 其后的生产系统可作为缓冲量的部分为, 修正缓冲量为。根据上述分析, 的计算公式有
其中为单机工序k出现故障时, 之后工序正常运行下在制品到达瓶颈所需的时间。表示故障工序k恢复运行后各工序在制品到达瓶颈的最短时间。
因此, 单机工序k出现故障时瓶颈缓冲基本模型可修正为
2.2 多机工序可靠度最小的情况
当生产系统中可靠度最小的工序为多机工序时, 其中一台设备发生故障会出现两种情况, 一是提高工序中其他设备的利用率能够弥补故障设备的能力损失, 此时系统正常运行, 其瓶颈缓冲就是基本模型所得的大小BS*;二是提高了工序中其他设备的利用率仍不能弥补故障设备的能力损失, 此时该多机工序的生产能力降低, 输出物流减少, 其后到瓶颈工序之间的在制品量减少。这种情况下的瓶颈缓冲修正需要考虑该工序的生产能力损失率。
2.2.1 多机工序故障时的生产能力损失率
当多机工序中的某一设备故障且导致该工序生产能力降低, 表明该多机工序的生产能力受到损失。故障工序生产能力损失率是衡量该工序生产能力损失的一个参数, 用工序故障前的生产能力减去故障后生产能力的差值与故障前生产能力的比值来计算, 设ηk2表示第k2个多机工序中一台机器故障时的生产能力损失率, 其公式为
2.2.2 瓶颈缓冲的修正
若生产系统中多机工序k可靠度最小, 其中的某设备出现故障导致该多机工序出现能力损失, 设为其后生产系统可作为缓冲的部分, 计算式为
则修正的瓶颈缓冲BS'多计算为
综上, 当可靠度最小的k工序出现故障时, 考虑工序的在制品, 瓶颈缓冲的修正值BS'可归纳为
3 考虑生产系统其他波动的瓶颈缓冲基本模型的修正
对于一个系统而言, 除了机器故障与维修这两个方面的波动外, 还有如加工操作失败、原料短缺、加工时间变动、到达时间变动等等一些难以预料的波动产生, 这些波动往往无法全面考虑, 且不能很好地用定量的方式去研究。
通过生产周期的变化来整体衡量系统的波动情况。因为生产周期是系统运行的最终结果, 由各种波动相互影响、综合作用所致, 因此将瓶颈前各工序组成一个生产周期, 用该生产周期内正常运行不存在故障维修的生产周期方差 (DCT) , 从整体的角度去考量其他波动对生产周期的影响, 将其与平均生产周期 (MCT) 的比值[16]来表示生产系统异常波动的比例, 进而修正前面所设置的缓冲。
据此, 瓶颈缓冲的计算最终可修正为
4 算例分析
现以有八道工序 (最后一道工序为瓶颈工序) 的简单产品瓶颈前生产线为例, 如图3。图中数字表示工序数, 其中单机工序为第1、5道工序, 存在能力损失的多机工序为第2、4、6道工序, 不存在能力损失的多机工序为第3、7道工序, 多机工序内的设备数量都为3台。
各相关参数如表1所示。
当第一道单机工序为可靠度最小的工序, 则
当第二道多机工序为可靠度最小的工序, 则
5结语
缓冲保护 篇9
目前行业所用的散装物料输送与装卸系统中, 带式输送机是最为常见的物料输送设备, 其优点是输送能力强, 输送距离远, 结构简单易于维护, 能方便地实行程序化控制和自动化操作, 广泛应用于煤炭、电力、化工、冶金、港口等行业。缓冲装置是带式输送机受料部位不可缺少的部件, 其作用是保护带式输送机受料部位胶带。现有的缓冲装置主要有缓冲托辊组、滑条式缓冲床等, 本文就常见缓冲装置进行分析, 进而引出一种无间隙快速更换缓冲块的曲线缓冲床的设计及应用。
2 常见缓冲装置分析
2.1 缓冲托辊组
在带式输送机中最早使用且最简单的缓冲装置就是缓冲托辊组, 其主要的特点是加工方便、造价低廉。但随着高带速、高运量和长距离带式输送机的出现, 缓冲托辊组在使用中的问题也愈发突出, 主要总结有以下几点。
缓冲托辊与胶带接触面积小, 造成缓冲托辊的缓冲能力差, 不能够有效的吸收物料下降时的冲击力, 缓冲托辊容易断裂、脱落, 从而造成输送带纵向撕裂。缓冲托辊组间距大, 两托辊组之间为悬空, 物料中尖锐硬物容易插入两托辊之间的输送带, 从而导致输送带纵向撕裂。缓冲托辊组重载时, 会引起两缓冲托辊间的输送带下陷, 使落料段的输送带呈波浪形, 导料槽上的防溢裙板与胶带不能完全接触, 造成落料段密封性不好。物料溢出从而对工作环境造成污染 (图1) 。输送带长时间的运行, 导致缓冲托辊表面容易粘附物料增加了胶带的磨损, 更加严重的后果会引起皮带的跑偏。缓冲托辊内部的转动轴承长期受到物料的冲击, 轴承和密封容易损坏, 从而造成辊体转动不灵活或停止转动, 胶带与托辊从原来的滑动摩擦变为静止摩擦, 从而影响输送带的使用寿命。缓冲托辊也可能在物料冲击下产生跳动而蹦出托辊架, 造成无法回位。
2.2 滑条式缓冲床
滑条式缓冲床是由缓冲条和支架组成, 起缓冲作用的是缓冲条;滑条式缓冲床相对于缓冲托辊组而已, 已经解决了后者大部分的问题, 但滑条式缓冲床还是有一些不足之处。
滑条式缓冲床在工作时夹角处与输送带之间无接触的盲区而造成增加了输送带被锐器或尖锐物料穿透后纵向撕裂的概率 (图2) 。
在高带速、高落差、大块物料的工况下, 滑条式缓冲床不能够充分有效的吸收物料下降时的冲击力, 使得物料下落时对输送带的造成巨大的冲击, 这样大大的减少了传输带的使用寿命。
滑条式缓冲床中缓冲条是等距排布方式, 由于侧边缓冲条之间有一定的空隙, 输送带运行中有卡入缓冲条之间的空隙中风险, 一旦卡入会造成缓冲条与输送带之间的磨损加剧, 相互影响使用寿命。
由于滑条式缓冲床中的缓冲条大多采用螺栓紧固连接, 更换缓冲条时因工况环境恶劣连接螺栓不易卸下, 增加了工人的劳动强度和维护作业时间, 降低了工人的工作效率。
3 曲线缓冲床的结构与原理
本种新型设计提供的是一种无间隙快速更换缓冲块的曲线缓冲床, 目的是解决现有缓冲托辊组与滑条式缓冲床的技术问题, 提供一种防冲击, 使用寿命长, 更换方便的曲线缓冲床。曲线缓冲床分解结构示意图见图3。
一种无间隙快速更换缓冲块的曲线缓冲床, 其特征在于:具有支撑座, 支撑座的上表面为弧形轨道, 支撑座沿弧形轨道上装设有缓冲垫, 缓冲垫的形状与弧形轨道的形状相同, 缓冲垫与弧形轨道之间固定连接, 缓冲垫上嵌设有缓冲块, 数块缓冲块组合覆盖嵌设在缓冲垫上, 缓冲块通过缓冲块卡扣与支撑座沿弧形轨道固定连接。支撑座的上表面的弧形轨道为双弧形轨道。缓冲垫为橡胶缓冲垫。所述缓冲块为超高分子聚乙烯制成。
其工作原理是:当物料冲击输送带时, 胶带与缓冲块无间隙接触承载冲击力, 通过缓冲块下的天然橡胶缓冲垫起到缓冲和吸收冲击力的作用, 来全面保护输送带;根据落料点的长度增加曲线缓冲床的数量, 以配合落料。
4 曲线缓冲床的优点
本新型设计的有益效果:缓冲面由缓冲块组成, 缓冲块采用特殊的UHMW高分子聚乙烯材料, 使输送带与缓冲块之间的摩擦系数非常小, 且耐磨性优异。曲线缓冲床的使用保证了输送带与缓冲块表面完全无间隙接触, 使输送带表面受力均匀, 能有效防止托辊断裂、脱落造成的皮带纵向撕裂, 同时缓冲块下部加装缓冲垫, 而缓冲垫主要选用优良的高弹性特种橡胶层, 能够充分的有效吸收物料下降时的冲击力, 大大降低了物料下落时对输送带的冲击, 真正的改善了落料点的受力状况, 增加输送带的使用寿命, 曲线结构设计使缓冲块更换时间很短, 减少维护时间和费用, 同时也增加了结构强度, 大大提高了生产效率。
5 结语
缓冲床目前在煤炭、电力、化工、冶金、港口等行业广泛使用, 特别对于高带速、高落差及大块物料的工况, 曲线缓冲床防止胶带划伤撕裂等起到了很好的保护作用, 减少了胶带的事故发生, 对生产的连续稳定起到了保障;经过现场的应用, 曲线缓冲床在带式输送机中的作用已越来越被业主认可和肯定。
参考文献
[1]孙镇.缓冲托辊和缓冲床在选煤厂中的应用及比较[J].中国科技博览, 2011 (29) .
缓冲区溢出攻击与防范 篇10
关键词：缓冲区,溢出,攻击
0 引言
缓冲区溢出是一个很严重的安全问题。从攻击者的角度看,现在缓冲区溢出已经发展成了基于栈的缓冲区溢出、基于堆/BSS的缓冲区溢出、格式化缓冲区溢出等多种方式,而且有很多的模板可以直接套用,实现方便;而从编程人员角度,程序员难免会编写出缓冲区溢出漏洞的代码,即使是有经验的程序员也是如此。这两个因素共同作用,加剧了缓冲区溢出引发的安全问题。
1 缓冲区溢出攻击概述
缓冲区是程序运行时计算机内存中的一个连续的块,它保存了给定类型的数据。缓冲区溢出是指当计算机程序向缓冲区内填充的数据位数超过了缓冲区本身的容量,溢出的数据覆盖其他的数据缓冲区域。操作系统所使用的缓冲区又被称为堆栈,在各个操作进程之间,指令被临时存储在堆栈当中,堆栈也会出现缓冲区溢出。
一般情况下,缓冲区溢出会出现以下后果:
①被覆盖的其他数据区中的数据永远丢失;
②如果被覆盖的信息中有能够被程序调用的子程序的列表信息,将引起应用程序运行失败,甚至引起机器重新启动等;
③如果覆盖其他数据区的数据是黑客的入侵程序代码,黑客就获取了程序的控制权。如果该程序是以root运行的,黑客就获得了root权限,然后就可以编译黑客程序、留下入侵后门,实施进一步的攻击。按照这种原理进行的黑客入侵叫做缓冲区溢出攻击。
2 缓冲区溢出的原因
缓冲区溢出最根本的原因是使用不安全的语言,如C语言。很多操作系统以及在操作系统上运行的许多应用程序都是用C语言编写的,而C语言对数组和指针的操作没有自动的边界检查机制,更严重的是一些标准的对字符串操作的库函数本身就是不安全的。
3 缓冲区溢出攻击的原理
攻击者善于在系统当中发现容易产生缓冲区溢出之处,运行特别程序,获得优先级,指示计算机破坏文件,改变数据,泄露敏感信息,产生后门访问点,感染或者攻击其他计算机。
下面是一个简单实例,可以显示缓冲区溢出是如何产生的以及缓冲区溢出是如何被黑客利用的:
下面是函数的执行情况:
(1)函数使用长度为240个字节的缓冲区,该缓冲区的内存地址是00000077
缓冲区地址(8字节)00000077
缓冲区内容(240字节)空白
旧基址指针(8字节)12345678
返回的指令指针(8字节)00401000
(2)程序被执行时,函数开始将B填写到缓冲区中
缓冲区地址(8字节)00000077
缓冲区内容(240字节)BBBBBBBBB……
旧基址指针(8字节)12345678
返回的指令指针(8字节)00401000
(3)超过240个字节,缓冲区被写满了,240个字节以后的内容溢出到下一个内存区域,覆盖旧基址指针和返回指令指针
缓冲区地址(8字节)00000077
缓冲区内容(240字节)BBBBBBBBB……
旧基址指针(8字节)BBBBBBBB
返回的指令指针(8字节)BBBBBBBB
(4)现在假设函数没有填写B,而是插入了恶意代码
缓冲区地址(8字节)00000077
缓冲区内容(240字节)恶意代码……
旧基址指针(8字节)12345678
返回的指令指针(8字节)40100000
(5)缓冲区被填满了恶意代码,旧基址指针也被改写
缓冲区地址(8字节)00000077
缓冲区内容(240字节)恶意代码……
旧基址指针(8字节)××××××××
返回的指令指针(8字节)00401000
(6)接下来返回的指令指针也被改写,不是随机而是根据现在包含恶意代码的缓冲区本身的地址
缓冲区地址(8字节)00000077
缓冲区内容(240字节)恶意代码……
旧基址指针(8字节)××××××××
返回的指令指针(8字节)00000077
(7)在缓冲区被填满之后,程序定位在指令指针提供的地址处,并且开始执行恶意代码。
4 缓冲区溢出攻击的方法
(1)在程序的地址空间里安排适当的代码
攻击者向被攻击的程序输入一个字符串,程序会把这个字符串放到缓冲区里,这个字符串包含的数据是可以在这个被攻击的硬件平台上运行的指令序列。攻击者对已经在被攻击的程序中的代码传递一些参数,然后使程序跳转到他们的目标位置。
(2)控制程序转移到攻击代码
该方法寻求改变程序的执行流程,使之跳转到攻击代码。最基本的就是溢出一个没有边界检查或者其他弱点的缓冲区,这样就扰乱了程序的正常执行顺序。
(3)综合代码植入和流程控制技术
攻击者定位一个可供溢出的自动变量,然后向程序传递一个很大的字符串,在引发缓冲区溢出改变激活纪录的同时植入了代码。
5 缓冲区溢出攻击的防范
5.1 编写正确的代码
为了帮助经验不足的程序员编写安全正确的程序,人们开发了一些工具和技术,这些工具可以通过人为的缓冲区溢出来寻找代码的安全漏洞以及侦测缓冲区溢出的存在。
5.2 非执行的缓冲区
通过使被攻击程序的数据段地址空间不可执行,从而使得攻击者不可能执行被植入被攻击程序输入缓冲区的代码,这种技术被称为非执行的缓冲区技术。
5.3 数组边界检查
所有的对数组的读写操作都应当被检查以确保对数组的操作在正确的范围内。最直接的方法是检查所有的数组操作,但是通常可以用一些优化的技术来减少检查的次数。
5.4 程序完整性检查
(1)手写的堆栈监测
Snarskii为FreeBSD开发了一套定制的能通过监测CPU堆栈来确定缓冲区溢出的libc。这个应用完全用手工汇编写的,而且只保护libc中的当前有效纪录函数。这个应用达到了设计要求,对于基于libc库函数的攻击具有很好的防卫,但是不能防卫其它方式的攻击。
(2)堆栈保护:编译器生成的有效纪录完整性检测
堆栈保护是一种提供程序指针完整性检查的编译器技术,通过检查函数活动纪录中的返回地址来实现。
(3)指针保护:编译器生成程序指针完整性检查
通过在所有的代码指针之后放置附加字节来检验指针在被调用之前的合法性。如果检验失败,会发出报警信号和退出程序的执行,就如同在堆栈保护中的行为一样。
6 结束语
在本文中,我们详细叙述了缓冲区溢出攻击的概念、方法和防范措施,由于缓冲区溢出攻击是目前常见的攻击手段,所以进行这个方面的研究工作是有意义和成效的。事实研究表明,堆栈保护和非执行缓冲区技术对大多数的攻击都能有效地防御,指针保护的方法能对其它的攻击进行有效的防御。
参考文献
[1]徐卓峰.信息安全技术[M].武汉:武汉理工大学出版社,2004.
[2]李海泉,李健.计算机系统安全[M].北京:人民邮电出版社,2001.
[3]刘晨,张滨.黑客与网络安全[M].北京:航空工业出版社,1999.
