基于层次分析与灰度关联的综合化航空电子安全性评估方法

摘要

新一代航空电子系统呈现综合化、模块化的趋势，具有资源高度共享、信息快速传输、软硬件高度集成的特点，这些均对航空电子系统的信息安全性提出了新的要求。国内外相关研究机构和组织提出了多种综合化航空电子系统的安全体系结构和信息安全技术解决方案，但是由于技术的跨学科性、安全问题的多样性和航空电子系统的高复杂性，目前还缺乏系统有效的航空电子系统的安全性评估方法。现有的评估方法通过对航空电子系统的安全性指标进行定性的对比、分析，难以满足综合化航空电子系统的高安全性需求。针对以上问题，本文研究综合化航空电子系统的安全性评估方法，具体如下：
　　1)深入分析了ASAAC规范制定的航空电子系统安全需求和安全技术，对比基于TCB与多安全独立等级(MILS Multiple Independent Level Security/Safety)两种典型的航空电子系统安全架构。在基于TCB的安全架构中，安全模块均集中在系统层，耦合度较高，各安全模块之间交互复杂，安全性评估困难。在MILS中，各安全模块分散，各安全层次相互独立，可评估性高。在此基础上，设计并实现了基于MILS安全架构的航空电子系统安全管理软件。
　　2)针对基于通用准则CC的安全性评估方法难以进行定量评估的问题，提出了适合于综合化航空电子系统的安全性评估方法，CC-AHP和CC-GRAP。该方法利用层次分析法计算出各安全组件相对于安全性评估目标TOE的权重，结合灰色关联分析法计算出系统安全性评估等级，弥补了传统安全性评估方法无法定量评估的问题。
　　3)应用本文所提议的CC-AHP和CC-GRAP安全性评估方法，提出了基于MILS安全架构的目标系统的评估方法，对所实现的综合化航空电子安全管理系统进行安全性评估，过程为：建立综合化航空电子安全性评估的指标体系，将系统安全性分解为各底层指标。然后基于专家打分方式对目标系统各底层指标进行安全性评估，给出各指标的安全等级，使用CC-AHP与CC-GRAP法计算出目标系统的安全等级。该评估过程验证了CC-AHP与CC-GRAP方法的有效性，评估结果为，所实现的航空电子系统的安全性达到了CC规定的EAL-4级。
　　本文研究的安全性评估方法适用于综合化航空电子系统，对综合化航空电子系统的设计具有一定的参考价值和指导作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 综合化航空电子系统的发展

1.1.1 综合化航空电子系统发展及相关标准介绍

1.1.2 综合化航空电子系统标准化历程

1.2 综合化航空电子系统安全威胁与需求

1.3 高可靠性系统安全架构及系统安全性评估方法的发展

1.3.1 高可靠性系统安全架构的发展

1.3.2 系统安全性评估方法的发展

1.4 研究背景及意义

1.4.1 研究背景

1.4.2 研究意义

1.5 本文主要工作及文章安排

1.5.1 主要工作

1.5.2 文章安排

第二章 综合化航空电子体系结构

2.1 ASAAC标准系统架构

2.1.1 体系结构

2.1.2 系统软件架构组件

2.1.3 系统通信结构

2.1.4 系统管理

2.1.5 通用系统管理

2.1.6 应用管理

2.1.7 运行蓝图

2.2 MILS系统架构

2.2.1 产生背景

2.2.2 体系结构

2.2.3 分区内核层

2.2.4 安全中间件层

2.2.5 应用服务层

2.3 两种体系结构分析

2.3.1 ASAAC标准架构的缺陷与问题

2.3.2 MILS架构的优势

2.4 本章小结

第三章 综合化航空电子安全性评估方法

3.1 CC评估方法

3.1 CC和CC评估

3.2 CC评估方法和流程

3.2 CC评估的现状和存在的问题

3.2.1 CC评估的现状

3.2.2 CC评估存在的问题

3.3 CC-AHP与CC-GRAP评估方法

3.3.1 建立评估模型

3.3.2 建立判定树

3.3.3 层次化分析法

3.3.4 灰度关联

3.4 CC-AHP与CC-GRAP评估方法分析

3.5 本章小结

第四章 MILS系统安全性评估

4.1 MILS系统安全评估指标体系的建立

4.1.1 指标体系

4.1.2 MILS架构航空电子系统安全指标体系

4.2 基于CC-AHP方法的MILS安全性评估

4.2.1 建立评估对象因素集

4.2.2 采用AHP方法确定指标权值

4.3 基于CC-GRAP方法的MILS安全性评估

4.4 本章小结

第五章 软件设计与实现

5.1 开发环境

5.1.1 INTEGRITY-178B操作系统

5.1.2 MULTI工具集介绍

5.2 安全管理平台

5.2.1 软件体系机构

5.2.2 密钥管理系统

5.2.3 访问控制软件

5.2.4 消息鉴别软件

5.3 软件测试

5.3.1 测试环境

5.3.2 测试设计

5.3.3 测试用例配置

5.3.4 测试结果分析

5.3.5 测试结论

5.4 本章小结

第六章 工作总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 对未来工作的展望

致谢

参考文献

研究成果