Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.

Závěrečné práce

Bakalářské práce

Simulátor 32-bitového procesoru podporující instrukční sadu MIPS

Autor
Ondřej Marek
Rok
2019
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Jiří Kašpar
Anotace
Tato práce se zabývá analýzou, návrhem a implementací systému, který umožňuje simulovat vykonávání programů na vybrané mikroarchitektuře. Řešeršní část práce se zabývá srovnáním již existujích řešení a popisuje technologie a termíny použité dále v práci, praktická část navazuje představením návrhu aplikace, popisem jeho částí a postupu použitém při implementaci. Zvolený problém byl vyřešen pomocí integrace programu s hardware simulátorem Icarus Verilog. Byl vytvořen systém, který v základu podporuje zjednodušenou mikroarchitekturu MIPS32 s možností nakonfigurování dalších mikroarchitektur. Přínos práce spočívá v možnosti pro studenty počítačově orientovaných předmětů díky vizualizaci snadněji pochopit strukturu a činnost procesorů. V příloze na USB disku lze nalézt program, zdrojové kódy a manuál k použití.

Simulátor 32-bitového procesoru podporující instrukční sadu MIPS

Autor
Petr Nešpůrek
Rok
2019
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Zdeněk Buk, Ph.D.
Anotace
Hlavním cílem této práce je implementovat simulátor procesoru, který podporuje instrukční sadu MIPS32. Implementaci vyřeším jako dva programy - jádro simulátoru napsané v jazyce Verilog a obalující grafická aplikace v jazyce Java s použitím grafického frameworku JavaFX. Výsledkem práce je aplikace, která přečte a spustí program napsaný ve strojovém jazyce architektury MIPS32 a zobrazí historii běhu programu. Ukazuje hodnoty v jednotlivých vodičích a modulech procesoru, datovou paměť, instrukční paměť a simulaci skryté paměti (cache). Tento simulátor bude v budoucnu použit pro výuku předmětu BI-APS (Architektury počítačových systémů), použitá instrukční sada je proto upravena pro potřeby tohoto předmětu.

Analýza útoku ZombieLoad

Autor
Michal Převrátil
Rok
2020
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Jiří Buček, Ph.D.
Anotace
Cilem prace je popsat princip utoku ZombieLoad a jeho provedeni. Teoreticka cast seznamuje ctenare s nekterymi specifiky modernich procesoru. Nasleduje analyza samotneho utoku vcetne popisu cache postranniho kanalu, ktery je vyuzivan. Teoretickou cast uzavira kapitola popisujici aplikovane zaplaty na urovni operacnich systemu a procesoru. V prakticke casti je popsana samotna realizace peti variant utoku na operacnim systemu Linux. V popisu jsou zdurazneny prekazky zabranujici uspesnemu utoku a jejich reseni. Posledni kapitola analyzuje uspesnost implementovanych variant a zneuzitelnost zranitelnosti.

Utajená komunikace použitím steganografie

Autor
Ondřej Voronecký
Rok
2020
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Josef Kokeš
Anotace
Tato práce se zabývá steganografií, konkrétně ukrytím libovolných dat do poskytnutého obrázku, při použití samoopravných kódů. V práci jsou analyzovány způsoby ukrytí dat do obrázku, různé druhy samoopravných kódů a jejich možnosti ve vztahu k rozsahu a typu poškození obrázku. Na základě toho je vytvořena aplikace, včetně uživatelského rozhraní, která ukryje poskytnutá data do zvoleného obrázku za pomoci vybraného samoopravného kódu a metody vkládání. Pomocí aplikace jsou samoopravné kódy a metody vkládání prakticky analyzovány. Aplikace je vytvořena a testována pro operační systém GNU/Linux.

Analýza útoku Fallout

Autor
Radek Jizba
Rok
2020
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Jiří Dostál, Ph.D.
Anotace
Tato práce se zabývá proveditelností útoku Fallout spadajícím do skupiny architekturálních útoků také známých jako MDS a implementuje tento útok na procesoru nepodporujícím instrukce typu TSX. Práce identifikuje předpoklady nutné k provedení tohoto druhu útoku a následně analyzuje proveditelnost útoku v praxi a odhaduje závažnost celé problematiky. Součástí práce je program umožňující detekovat zranitelné operační systémy a architektury procesorů, které dovolují předat nesprávná data procesu bez kontroly, zdali má tento proces k daným datům právo přistupovat.

Software pro odhad věku na základě snímku pánevní kosti

Autor
Natália Pohanková
Rok
2021
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Mgr. Pavla Vozárová, Ph.D., M.A.
Anotace
Táto bakalárska práca popisuje proces tvorby softvéru slúžiaceho na odhad veku dospelého jedinca na základe skenu jeho panvovej kosti. Strojové učenie má v súčasnosti rozsiahle uplatnenie v rôznych oblastiach vrátane v oblastiach ako sú forenzná antropológia, paleontológia či história. Používanie tohto softvéru ich časť práce zameranej na určenie veku jedincov značne uľahčí. V práci sa zameriavam na analýzu vstupných dát, návrh rôznych modelov strojového učenia, ktoré slúžia na predikciu veku jedincov, ich následnú validáciu a napokon aj na implementáciu a testovanie používateľského rozhrania.

Studie zranitelností Linuxového jádra

Autor
Jan Pánov
Rok
2021
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
doc. RNDr. Ing. Petr Zemánek, CSc.
Anotace
Práce se zabývá zranitelností CVE-2019-9213 související s chybou \mbox{v pa}\-mě\-ťo\-vém substému operačního systému Linux. Umožnuje namapování virtuální adresy 0. Zranitelnost je včetně dvou dalších (Mutagen Astronomy a Dirty COW) analyzovaná a je navržen útok za účelem eskalace oprávnění na danou zranitelnost. Na adresu 0 je nahrán škodlivý kód a spuštěn v privilegovaném režimu. Útok je úspěšný, nic\-méně jsou vypnuté některé systémové ochrany

Odhad dožitého věku pomocí metod strojového učení

Autor
Alexandr Czerný
Rok
2023
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Jitka Hrabáková, Ph.D.
Anotace
Odhad dožitého věku je jedním ze základních úkolů při vytváření biologického profilu ve forenzní antropologii. Pro odhad se využívají nejrůznější kosterní pozůstatky. Acetabulum aktuálně stojí v popředí výzkumného zájmu. Tato práce se zabývá odhadem dožitého věku ze snímků acetabula pomocí konvolučních neuronových sítí. Kromě toho je kladen důraz na předzpracování vstupních dat a na optimalizaci hyperparametrů zvoleného modelu. Výsledkem práce je regresní model strojového učení pro odhad dožitého věku ze snímků acetabula.

Studie zranitelností moderních procesorů a jejich řešení

Autor
Matyáš Černý
Rok
2022
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Jiří Kašpar
Anotace
Tato bakalářská práce se zabývá rešerši vybraných bezpečnostnich zranitelnosti v modernich procesorech. Teoretická část práce obsahuje popis zranitelnosti Rogue In-Flight Data Load, Load Value Injection a Foreshadow. Do větši hloubky je popsána zranitelnost Lazy FP State Restore včetně teoretických návrhů útoků na tuto zranitelnost. Představuji pokus o implementaci útoku na tuto zranitelnost, která má za cil odhalit omezené množstvi soukromých dat jiného programu uložených v procesorových registrech. Popisuji vybrané části zdrojového kódu implementace, které tvoři jádro útoku. Poznatky z tvorby implementace a analýza předpokladů k provedeni útoku vedou k závěru, že LazyFP nepředstavuje v současnosti závažnou bezpečnostni hrozbu.

Studie problémů elastických optických sítí

Autor
David Zeman
Rok
2022
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
RNDr. Ing. Vladimír Smotlacha, Ph.D.
Anotace
Hlavním obsahem této bakalářské práce je studie problémů elastických optických sítí a jejich teoretická řešení. Jsou zde představena optická vlákna jako celek, jejich rozdělení a jejich vlastnosti. V práci se zaměřuji i na porovnání elastických optických sítí s technologií hustého vlnového multiplexu "DWDM". Výsledkem porovnávací části je zjištění, jakého objemu spektra a za jakých podmínek dokáže novější technologie ušetřit. Přínosem práce je také detailní představení RSA problému, v nemž se probírá hlavní funkce optických vláken, a to sice směrování a alokace spektra. S tím jsou však spojené mnohé problémy, jako například fragmentace spektra, modulace signálu a další, které jsou v práci taktéž představeny. Na závěr práce se detailněji zabývám problémem odolnosti vůči chybám, který jsem rozebral do detailu.

Návrh superskalární mikroarchitektury RISC-V procesoru

Autor
Tomáš Věžník
Rok
2023
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
doc. Ing. Ivan Šimeček, Ph.D.
Anotace
Zaměřením této práce je přiblížení činnosti superskalárních procesorů a navržení superskalární mikroarchitektury procesoru využívající instrukční sady RISC-V RV32I. Navržená mikroarchitektura se nazývá VTM Veznik Tomas Microarchitecture) a je popsána jazykem SystemVerilog. VTM je superskalární mikroarchitektura, která zpracovává dvě instrukce najednou a ve vykonávacím stupni vykonává do čtyř instrukcí najednou. Hlavním výstupem této práce jsou zdrojové kódy popisující VTM. Zdrojové kódy spolu s teoretickou částí této práce mohou posloužit jako učební pomůcka, která ukazuje fungovaní superskalárních procesorů, cílená na studenty.

Implementace superskalární mikroarchitektury ve HDL

Autor
Aleksei Egorov
Rok
2024
Typ
Bakalářská práce
Vedoucí
Ing. Michal Štepanovský, Ph.D.
Oponenti
Ing. Jan Bělohoubek, Ph.D.
Anotace
Tato bakalářská práce se věnuje studiu principů fungování superskalárních mikroarchitektur procesorů a návrhu vlastní mikroarchitektury založené na ISA RISC-V RV32I, konkrétně jejímu popisu v jazyce HDL. Vytvořený procesor je v ideálním případě schopen číst z paměti 2 instrukce najednou a dokončit také 2 instrukce najednou. Zdrojové kódy napsané v jazyce Verilog lze použít jako podklad pro budoucí bakalářské práce nebo využít při výuce.