Symbian+OS环境中用活动对象处理非抢占式多任务的安全性分析

Symbian+OS环境

第３１卷第３期

武汉理工夫一学一学报（鸯望霾差）

是ｊ１２００７年滔月

’Ｊｏｕｒｎ。ａ１１＇潞？Ｗａｈａ矗，、Ｕｍｖｅｒｓｉｉｙｏｌｆ；Ｔｅ．Ｃｌａ矗ｏｌｏｇｙ

ｔ。！；（丁娜ｇ咿燎｛嘲Ｓｃｉｅ畔＆ｇｎｇｉｎｅｅｆｉｎｇ）！

Ｓｙｍｂｉａｎ

ＯＳ环境中用活动黯象处理

ｉ，蒹羚省一粪骞镰惫的黉奎‘性努祈＊

荸舜艨伟１陈适

（武瘦鲤生哭攀臂怠芏程学院武汉４３００７０）

籀妻《分析了瞥前滚狩咩一机操作系统（ＳｙｍｂｉａｎＯＳ）中用活动对象处理非抢占式多任务的独特设计

憩懋澍论守平糟安垡罐猎关问题，并阐述了能力、权限、授权、安全标识符和数据锁定等５个安全

因素，剖析了擤麦酶敷、活动对象和非抢占式多任务等３个基本概念，重点从安全性的角度对活动

对象的实现过程进行了比较分析，有助于解决当前手机操作系统中内存小和安全性两方面问题．

～关键词。ＳｙｍｂｉａｎＯＳ；平台安全性｝活动对象；非抢占式多任务

，｜中凰法分类号：ＴＰ３１６．８

０

引言

开发，提供丰富的软件支持．目前市场上智能手机操作系统主要有Ｓｙｍｂｉａｎ，ＷｉｎｄｏｗｓＭｏｂｉｌｅ，　

ＳｙｍｂｉａｎＯＳ是一个开放的、高级的、标准的、

Ｐａｌｍ和Ｌｉｎｕｘ，其中Ｐａｌｍ已经逐渐退出市场．这多任务的嵌入式手机操作系统．它是由许多重要些操作系统都有丰富的功能支持，可以运行以Ｃ／的非集成模块和一个集成内核组成，已成为智能Ｃ＋＋，Ｊａｖａ（包括ＪａｖａＰｈｏｎｅ），ＷＡＰ或者ＷＥＢ编手机市场中的主要成员．ＳｙｍｂｉａｎＯＳ包括联络、写的应用程序ｎ’４］．消息、浏览和无线电话４大主要功能；可以使用诸１．２平台安全性［ｓ３

如ＳＭＴＰ，ＰＯＰ３，ＩＭＡＰ４，ＨＴＭＬ，ＳＭＳ等通信协智能手机类似于ＰＣ机，其运行机制也是大同议收发电子邮件和短信；支持ＴＣＰ／ＩＰ，ＷＡＰ，蓝小异，但是手机体积大小限制了它的ＣＰＵ、内存牙，红外，串行通信等多种协议；具有强大的加密以及电源等性能，加上运行着开放性强的操作系和认证管理功能（包括ＨＴＴＰＳ，ＷＴＬＳ和ＳＳＬ统，故对操作系统（特别是内核）的安全性提出了等）；支持对象交换和多媒体服务（语音、图像）；支严峻的考验．目前最新的Ｓｙｍｂｉａｎ

ＯＳ

ｖ９对系统

持国际通用字符（支持Ｕｎｉｃｏｄｅ字符）；包括４个开核心进行了部分修改，包括：（１）能力发选项，可与ＰＣ的应用程序进行数据同步，并支（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ），它是一个保护单元，Ｓｙｍｂｉａｎ内需持多用户接口．

要保护的ＡＰＩ具有一个与它关联的能力，用于提供这种保护；（２）权限（ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ），用于决定应

１

智能手机的平台安全性

用程序是否可以访问受能力保护的ＡＰＩ；（３）授权（ａｕｔｈｏ“ｚａｔｉｏｎ），由鉴定过程来执行，一般由Ｓｙｍ—

１．１智能手机

ｂｉａｎ的Ｓｉｇｎｅｄ程序来执行．对于某些受能力保护智能手机之所以被称为“智能”，就是因为在的ＡＰＩ，ＳｙｍｂｉａｎＯＳ只对应用程序授予经过授权它强大的硬件构架之上运行着开放性的操作系的访问权限．其余的受能力保护的ＡＰＩ不需要授统．手机制造商或第三方厂商可以方便地在其上

权，但访问它们还是需要权限，其关系如图１所

收稿日期：２００７一０１—２３

李舜：男，２４岁，硕士，主要研究领域为通信网络’湖北省科技攻关计划项目资助（批准号：２００６ＡＡｌ０１Ｃ３８）

Symbian+OS环境

５３８ 武汉理工大学学报（交通科学与工程版）２００７年第３１卷

示；（４）安全标识符（ｓｅｃｕｒｅ１Ｄ）．在安全环境下，服务器需要知道哪些应用程序允许访问它的ＡＰＩ，能力模型避免了对程序特定标识的需要，因此服务器一般可以控制对ＡＰＩ的访问，而不必知道谁在调用它们，有时也需要惟一地标识应用程

不需要ＳｙｍｂｉａｎＯＳ授权

不受能力保护的ＡＰＩ

安装应用ＡＰＩ的应用程序不需要权限（约６０％的ＡＰＩ属于此类）

序；（５）数据锁定（ｄａｔａｃａｇｉｎｇ）．平台安全性不仅实现对ＡＰＩ的保护，还提供对私有数据的保护，将进程放进特定的文件系统部分中后，数据的私有性得到了保证．

需要ＳｙｍｂｉａｎＯＳ授权

部分受能力保护的ＡＰＩ

受能力保护的ＡＰＩ

安装应用ＡＰＩ的应用程序需要权限

如果没有授权，用户可以要求授权已授权，故用户不用要求授权

图１访问Ｓｙｍｂｉａｎ

ＯＳ

ＡＰＩ的授权和权限

个称做活动调度器的系统组件就会调用活动对象

２

用活动对象处理非抢占式多任务的工作机理

异步函数和活动对象是ＳｙｍｂｉａｎＯＳ中事件

豸雾羹篥曩耋要淼以同时使用多个活

的ＲｕｎＬ（） ＲｕｎＬ（）ｊ壬ＣＡｃｔｉｖｅ类的一个虚方法，

Ｓｅｒｖｅｒ

Ａｃｔｉｖｅ

驱动的基础．ＳｙｍｂｉａｎＯＳ为多任务提供了完整的多线程支持的功能，但其作为一种嵌人式系统，如果对所有的多任务使用多线程处理，庞大的系统内存占用不仅会影响系统性能，而且非常容易导致系统的崩溃．所以ＳｙｍｂｉａｎＯＳ使用事件响应对　整个系统进行了优化，形成独特的多任务处理模式——用活动对象处理非抢占式多任务的方式进行优化，使它能够用单一线程处理非抢占式多任务，从而大大地降低了系统内存的消耗，保证了系统的稳定性．２．１异步函数

大多数的函数都被当成同步函数，因为当函数执行完成后才返回．而异步函数却立即返回，而且与调用程序并行执行（它们在后台的单线程中运行），执行完成后向调用程序发送一个事件．许多Ｓｙｍｂｉａｎ

ＯＳ

Ｏｂｊｅｃｔ

。Ｒ’。。ｅ。。。ｑ。。ｕ。。。ｅ。。。ｓ。。ｔ。。ｆ。‘ｕ。。。ｎ。。。ｃ。。ｔ。’ｉ。ｏ‘。‘ｎ’—（—）

Ｃａｎｃｅｌｆｕｎｏｔｉｏｎ（）

ＲｕｎＬ（）ＤｏｃａｎｃｅｌＯＲｕｎＥｒｒｏｒ（）

Ｒｅｑｕｅｓｔ

一

ｆｕｎｃｔｉｏｎ（）

Ｓ

豢酱

图２活动对象不意图

２．３活动对象工作流程

在使用活动对象的线程中包含一个或多个活动对象和一个活动调度器．活动调度器是一个名叫ＣＡｃｔｉｖｅＳｃｈｅｄｕｌｅｒ类的实例，它通过调用ＣＡｃ—ｔｉｖｅＳｃｈｅｄｕｌｅｒ：：Ａｄｄ（），把活动对象添加到活动调度器中．活动调度器实现一个事件循环，它等于线程的请求信号量．当接收到某个事件时，就会调用该事件所属活动对象的ＲｕｎＬ（）方法．ＲｕｎＬ（）方法处理异步函数的完成事件，反过来，该异步函数调用深一层的异步函数．然后，活动调度器为下一个事件等待请求信号量的产生．程序通过调用其中的ＣＡｃｔｉｖｅＳｃｈｅｄｕｌｅｒ：：Ｓｔａｒｔ（）方法来启动时间循环，一旦循环运行，线程中一切事件将通过活动对象的ＲｕｎＬ（）函数来执行，如图３所示．

ＡＰＩ函数都是异步函数．在程序

中，这些函数可以提供一种并行的操作，使得多个异步函数可以同时执行．在ＳｙｍｂｉａｎＯＳ中，可以通过ＴＲｅｑｕｅｓｔＳｔａｔｕｓ类型参数来识别异步函数．ＴＲｅｑｕｅｓｔＳｔａｔｕｓ是一个类型类（映射为简单整数类型），该类描述异步函数的状态，即该函数处于执行状态还是完成状态．２．２活动对象

在ＳｙｍｂｉａｎＯＳ中，活动对象是从ＣＡｃｔｉｖｅ派生而来的类（与ＳｙｍｂｉａｎＯＳ的ｃ／ｓ结构紧密结合，提供了各种系统服务，包括为应用程序创建的任何异步服务建立干净、标准的接口），如图２所示．使用活动对象来调用异步函数（通过ＣＡｃｔｉｖｅ派生类中实现的方法），异步函数执行完成后，一

图３活动对象工作流程图

２．４非抢占式多任务处理模型

活动调度器的等待循环及其活动对象的

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第３期李舜，等：ＳｙｍｂｉａｎＯＳ环境中用活动对象处理非抢占式多任务的安全性分析

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ＲｕｎＬ（）调用，都在同一线程中发生，实现了非抢占式多任务处理，与线程不同，在当前ＲｕｎＩ．（）结束之前，其他活动对象不能开始运行，因为它们作为循环的一部分在单线程中执行卟］．当前运行的活动对象的ＲｕｎＬ（）完成并返回之后，活动调度器才检查下一个事件，调用另一个活动对象的ＲｕｎＬ（）方法．

对于这种非抢占式多任务处理模型来说，在活动对象的ＲｕｎＬ（）方法内部不需要花费很多时间，因为ＲｕｎＬ（）方法阻止了线程中其他活动对象的运行．例如，如果调用其中一个活动对象的Ｕｓ—ｅｒ：：Ａｆｔｅｒ（）方法，在这个活动对象完成之前，其他活动对象将不会执行．

３

活动对象安全性的比较与分析

在Ｓｙｍｂｉａｎ

ＯＳ

ＳＤＫ中，有一个ＲＴｉｍｅ类，它

是提供异步时钟服务的一个类．但是需要检查ＴＲｅｑｕｅｓｔＳｔａｔｕｓ的状态来判断时钟是否到时，使用起来不方便．然而ＣＴｉｍｅ是一个活动对象，使用ＲＴｉｍｅ作为事件发生器，当时钟到时，自动调　

用ＲｕｎＬ（）函数．下面将以一个具体实际例子演示从安全性角度实现活动对象的过程．

Ｃｌａｓｓ

ＣＭｙｔｉｍｅｒ：ｐｕｂｌｉｃＣＡｃｔｉｖｅ

｛Ｐｕｂｉｌｃ：～ＣＭｙｔｉｍｅｒ（）；

Ｐｒｉｖａｔｅ：

ＣＭｙｔｉｍｅｒ：：ＣＭｙｔｉｍｅｒ（ＴｉｎｔａＰｒｉｏｔｙ）：ＣＡｃｔｉｖｅ

（ａＰｒｉｏｒｉｔｙ）

／／设置此活动对象优先级，一般为０

Ｖｏｉｄ

ＣＭｙｔｉｍｅｒ：：ＣｏｎｓｔｒｕｃｔＬ（）

｛

Ｕｓｅｒ：：ＬｅａｖｅｌｆＥｒｒｏｒ（ｉＴｉｍｅｒ．ＣｒｅａｔｅＬｏｃａｌＯ）；

ＣＡｃｔｉｖｅＳｃｈｅｄｕｌｅｒ：：Ａｄｄ（ｔｈｉｓ）；／／活动对象加入到活动对象管理器．

在该步骤中从平台安全性的角度必须考虑要对从内核中申请对象的全体进行逐一扫描，第一，从对象的名称进行判断：通常病毒的文件名经编译后出现乱码，对于这些对象要加以实时监控，对那些大幅度占用系统内存的活动对象给予关闭．第二，从活动对象工作的时间考虑：在单周期或若干周期内工作时间出现超长，这样的活动对象系统要对其整个工作区域进行跟踪，防止频繁地占用内存而导致异常情况发生．

ＣＭｙｔｉｍｅｒ：：～ＣＭｙｔｉｍｅｒ（）ｆＣａｎｃｅｌ（）；

ｉＴｉｍｅｒ．Ｃｌｏｓｅ（）；

）／／取消事件申请，Ｃａｎｃｅｌ（）将调用ＤｏＣａｎｃｅｌ（）；释放Ｒｔｉｍｅｒ．

Ｖｏｉｄ

ＣＭｙｔｉｍｅｒ：：Ａｆｔｅｒ（ＴＴｉｍｅｒＩｎｔｅｒｎａｌＭｉｃｒｏ—Ｓｅｅ—

ｏｎｄ３２ａｎＩｎｔｅｒｎａｌ）；

｛Ｉｆ（ＩｓＡｃｔｉｖｅ（））

Ｕｓｅｒ：：Ｐａｎｉｃ（一Ｌ（”ＣＭｙｔｉｍｅｒ”），１））；ｉＴｉｍｅｒ．Ａｆｔｅｒ（ｉＳｔａｔｕｓ，ａｎＩｎｔｅｒｎａｌ）；ＳｅｔＡｃｔｉｖｅ（）；

）／／申请在ａｎＩｎｔｅｒｎａｌ微秒后产生一时钟事件．将此活动对象的ｉＡｃｔｉｖｅ设置为ｔｒｕｅ．

Ｖｏｉｄ

ＣＭｙｔｉｍｅｒ：：ＤｏＣａｎｃｅｌ（）

｛Ｉｆ（ＩｓＡＶｔｉｖｅ（））

ｉＴｉｍｅｒ．Ｃａｎｃｅｌ

０；

｝／／如果当前有正在被申请的时钟事件，则将其取

消．

使用活动对象前后的性能比较如表１所列．

表１使用活动对象前后系统性能比较系统性能

未使用活动对象使用活动对象

４

结束语

Ｓｙｍｂｉａｎ用活动对象处理非抢占式多任务的

独特设计理念很好地解决了手机内存小的问题，要把节省的这部分内存开销用于安全性建设，因

为安全性设计会在很大程度上占用内存，但是安全性是一切的基础，将来也可以开发第三方软件（如ＰＣ机使用的杀毒软件定期地对手机查杀病毒），但要从根本上禁止病毒的入侵就是要从手机的系统本身来减少漏洞从而完善系统．

参考文献

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（下转第５５１页）

Symbian+OS环境

第３期

赵镜红，等：未知负载和转子电阻的交流感应电机自适应控制

ｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｓｗｉｔｈ

ｒｏｔｏｒ

．５５１．

ｏｕｔｐｕｔ

［４］Ｋｗａｎ

ｏｆ

Ｃ

Ｍ，ＬｅｗｉｓＦＬ，ＹｅｕｎｇＫＳ．Ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ

ｍｏｔｏｒｓ

ｗｉｔｈｏｕｔ

ｆｌｕｘ

ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．

ｕｎｃｅｒｔａｉｎ

ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ

ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ

Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９９９，４４（５）：９６７—９８３

Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ，１９９６，３２（６）：９０３—９０８

ＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＩｎｄｕｃｔｉｏｎＭｏｔｏｒｓｗｉｔｈ

ＵｎｋｎｏｗｎＬｏａｄａｎｄＲｏｔｏｒＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ

ＺｈａｏＪｉｎｇｈｏｎｇ

ＺｈａｎｇＪｕｎｈｏｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖａｌＵｎｉｖ．ｏｆ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａ咒４３００３３）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＡｎｏｂｓｅｒｖｅｒｂａｓｅｄａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｖａｒｉａｂｌｅｓｐｅｅｄｔｈｒｅｅｐｈａｓｅＡＣｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏ—

ｔｏｒｓ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｌｌｏｗｓｆｏｒｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓａｎｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅ

ｓｐｅｅｄ（ｔｏｒｑｕｅ）ａｎｄｔｈｅｆｌｕｘｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｗｉｔｈｏｕｔｒｅｑｕｉｒｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｌｕｘ，ａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒｌｏａｄ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｄａｐｔｉｖｅｌｙｅｓｔｉｍａｔｅｓｔｈｅｆｌｕｘｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｕｓｉｎｇｏｎｌｙｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｓｐｅｅｄ，ｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔ

ｓｉｇｎａｌｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｔｒａｔｅｇｙｎｏｔ

ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｗｏｐｈａｓｅｆｉｅｌｄｏｒｉｅｎｔｅｄｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｄｏｅｓ

ｈａｖｅｓｔｉｆｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓａｎｄ，ｈｅｎｃｅ，ｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎａｎｄ

ｄｉｇｉｔａｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｗｉｔｈＤＳＰｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ；ｒｏｔｏｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｌｕｘｏｂｓｅｒｖｅｒ

‘＋＿＿＿＿—＋斗＿—ｐ—¨＿－＋＿＿＿—－＿Ｈ—＋＿—Ｈ－＋Ｈ—＋—¨＿Ｈｈ＋—Ｐ＿＿一—＋—ｈ＋＋＿—Ｈ—＋Ｈ呻Ｈ—＋—＋．＋

（上接第５３９页）

［６］聂伟强，熊剑，严隽．在ＳｙｍｂａｉｎＯＳ环境下用活

Ｉｓ］钮雪莲，凌力．Ｓｙｍｂｉａｎ系统平台安全性分析与改

进．计算机工程，２００６，４（３２）：１９４—１９６

动对象处理非抢先式多任务．科技广场。２００５（３）：８４—

８５

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ＳｅｃｕｒｉｔｙｏｆＵｓｉｎｇｔｈｅＡｃｔｉｖｅＯｂｊｅｃｔｓ

ｔｏ

ＤｅａｌｗｉｔｈＮｏｎ—－ｐｒｅｅｍｐｔｉｖｅ

ＬｉＳｈｕｎ

Ｍｕｌｔｉｔａｓｋｉｎｇ

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ＣｈｅｎＳｈｉ

ｉｎＳｙｍｂｉａｎＯＳ

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Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓ

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ｐａｂｉｌｉｔｙ，ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ，ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ，ｓｅｃｕｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒａｎｄｄａｔａＣａｇｉｎｇ．３ｂａｓｉｃ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｓｙｍｂｉａｎＯＳ；ｐｌａｔｆｏｒｍｓｅｃｕｒｉｔｙ；ａｃｔｉｖｅｏｂｊｅｃｔ；ｎｏｎ—ｐｒｅｅｍｐｔｉｖｅｍｕｈｉｔａｓｋｉｎｇ

Symbian+OS环境

Symbian OS环境中用活动对象处理非抢占式多任务的安全性分析

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

李舜， 陈伟， 陈适， Li Shun， Chen Wei， Chen Shi武汉理工大学信息工程学院武汉430070

武汉理工大学学报（交通科学与工程版）

JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(TRANSPORTATION SCIENCE & ENGINEERING)2007，31(3)0次

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相似文献(1条)

1.期刊论文 钮雪莲.凌力.NIU Xuelian.LING Li Symbian系统平台安全性设计分析与改进 -计算机工程2006,32(11)

通过分析Symbian提出的内核平台安全设计思想,讨论了智能手机操作系统设计时所要考虑的安全问题.阐述和深层剖析了3个基本概念:可信计算单元,能力模型和数据锁定,列举了Symbian安全设计时具体采取的几大措施,从而展现了Symbian的主要安全性设计思想,并在此基础上提出了改进措施.

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下载时间：2009年12月9日

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