面向组件的软件系统的可信性度量及评估方法研究与实现

摘要

软件可信性问题是可信计算领域的研究分支之一，也是近年来研究的重要焦点。软件的“可信”是指软件系统的动态行为及其结果总是符合人们的预期，在受到干扰时仍能提供连续的服务。通常认为，软件可信性是系统需要满足的关键属性的集合，主要包括可靠性、可用性、防危性、正确性、安全性和可维护性。软件可信性是一种整体的性质，是多个质量属性的综合反映。基于组件的软件开发是实现软件复用进而实现软件产业化的有效途径，是当前软件工程领域内重要的软件开发技术之一。本文以基于组件的软件系统为对象，研究其可信性的度量与评估问题。本文认为基于组件的软件系统，其可信性体现在三个层次上：组件的可信性、组件间连接的可信性和软件系统的可信性。 针对组件的可信性和软件系统的可信性的度量与评估问题，本文参考管理工程领域评价指标体系的一般建立方法，分别建立了层次化的可信性综合评价指标体系，并在此基础上，研究了组件及软件系统可信性的量化度量方法。运用层次分析法确定各因素权重，并运用模糊综合评判法对度量元、评价指标和可信属性进行综合权衡，通过对评判结果的处理，得到软件可信性的度量值和对应的可信等级。本文实现了该方法，并通过实例分析了方法的可行性。 针对组件间连接的可信性问题，本文研究了一种基于B方法的形式化验证方法。首先将UML模型与B抽象机结合，用UML类图和状态图对组件接口的语法和语义信息进行直观描述，并在此基础上给出了基于B抽象机的组件接口形式化规约，进一步借助B方法中的精化机制对组件接口连接的可信性进行形式化验证。 结合上述可信指标体系和形式化验证方法，本文重点研究了基于组件的实时响应系统的可信特征，以该领域内基准研究问题Steam Boiler控制系统为实例进行分析，设计了该系统的组件模型，并在模型中引入了关于系统安全性(Security)和防危性(Safety)的可信行为约束，在此基础上实现了该系统的B模型，并通过专门的B工具AtelierB对模型进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 本文选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文组织结构

第2章 基于组件的软件系统可信性度量模型设计

2.1 基于组件的软件系统的可信性分层度量模型

2.2 软件的可信属性及综合评价指标体系

2.3 软件组件的可信属性

2.4 组件间连接的可信性度量

2.5 本章小结

第3章 软件(组件)可信性的度量与评估方法

3.1 可信属性的量化度量方法

3.2 基于模糊综合评判法的软件可信性度量与评估

3.2.1多级模糊综合评判模型

3.2.2隶属函数的确定

3.2.3权重向量的确定

3.3 软件可信性的度量与评估过程

3.4 实例分析

3.5 本章小结

第4章 组件间连接的可信性验证技术

4.1 B方法

4.1.1 B方法简介

4.1.2 B抽象机

4.1.3 B抽象机的精化机制

4.1.4 B方法的优点

4.2 基于UML的组件接口模型描述

4.3 基于B抽象机的组件接口形式化规约的设计

4.3.1 UML类图到B抽象机的转换

4.3.2 UML状态图到B抽象机的转换

4.3.3 组件接口的B抽象机描述

4.4 组件间连接可信性的形式化验证

4.4.1 基于精化机制证明组件接口的匹配性

4.4.2适配器的构建

4.5 本章小结

第5章 基于B方法的组件系统可信性验证实例

5.1 Steam Boiler系统描述

5.2 Steam Boiler控制系统的组件模型

5.3 基于B抽象机的组件系统建模

5.3.1 基于B方法的组件接口的形式化规约

5.3.2在系统模型中加入可信行为约束

5.4 Ateiaer B工具

5.4.1 Atelier B的功能说明

5.4.2 Atelier B的应用

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢