軟件可信性保障若干關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、在軟件的開發(fā)和使用中，人們總是希望軟件行為的表現(xiàn)與預(yù)期相一致，但是目前在設(shè)計(jì)和開發(fā)可信軟件時(shí)缺乏理論和技術(shù)上的指導(dǎo)，許多已知和未知的軟件缺陷無(wú)法避免，同時(shí)由于軟件本身的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的開放、動(dòng)態(tài)、多變等原因，使得軟件行為具有不可控性和不確定性，由此引發(fā)的軟件行為與預(yù)期不相符合的現(xiàn)象是軟件開發(fā)和使用過(guò)程中必須面對(duì)的重要問題。本文著重討論了提高和保障軟件可信性的若干關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)對(duì)可信軟件的研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值，本文在此方

2、面開展了相關(guān)的研究工作，取得的主要研究成果如下:
　　 (1)針對(duì)現(xiàn)有的軟件行為模型對(duì)環(huán)境因素考慮不足、性能影響較大等問題，提出了基于環(huán)境約束的軟件行為控制流模型，分析了影響程序運(yùn)行的環(huán)境因素，結(jié)合靜態(tài)分析方法優(yōu)點(diǎn)，建立程序行為分析模型，利用標(biāo)記函數(shù)調(diào)用指令的方法，在動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行返回值一致性約束，從而提高模型的精確性;同時(shí)根據(jù)程序的局部運(yùn)行原理，將分析范圍限定在函數(shù)范圍內(nèi)，減少了性能開銷。
　　 (2)針對(duì)現(xiàn)有軟件結(jié)構(gòu)

3、復(fù)雜，軟件故障定位困難等問題，提出了兩種以人工智能理論為基礎(chǔ)的軟件故障定位的自動(dòng)化方法和模型:基于故障傳播感知的軟件故障定位方法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多故障定位模型。前者從故障傳播對(duì)故障定位的影響出發(fā)，通過(guò)引入故障傳播趨勢(shì)的概念來(lái)捕獲故障在程序節(jié)點(diǎn)中的傳播，進(jìn)而消除故障傳播對(duì)故障定位精度的影響;后者考慮多故障間相互干擾對(duì)故障定位的影響，首先通過(guò)故障相關(guān)性分析確定故障間的相互影響，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)故障與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系并通過(guò)構(gòu)造理想測(cè)試用例來(lái)

4、確定每個(gè)可疑位置的可疑度。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了方法的準(zhǔn)確性和快速性，從而為軟件故障修復(fù)提供支撐，進(jìn)而提高軟件的可信性。
　　 (3)對(duì)軟件自動(dòng)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行深入研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于進(jìn)化計(jì)算的軟件自動(dòng)修復(fù)技術(shù)，其主要思想是采用控制流圖作為進(jìn)化個(gè)體的編碼方式，測(cè)試用例約束的控制流圖節(jié)點(diǎn)集的勢(shì)、結(jié)構(gòu)相似度、不變量約束等作為影響適應(yīng)度函數(shù)的因素，將軟件的修復(fù)過(guò)程轉(zhuǎn)化為適應(yīng)度函數(shù)指導(dǎo)的進(jìn)化過(guò)程，從而達(dá)到軟件自動(dòng)化修復(fù)的目的。文中分析了進(jìn)

5、化計(jì)算在軟件修復(fù)中的高度可用性，并進(jìn)一步的從初始種群生成、進(jìn)化操作位置的細(xì)粒度控制、相關(guān)參數(shù)的設(shè)置等方面進(jìn)行了分析和改進(jìn);接下來(lái)研究了其在模塊化軟件容錯(cuò)中的具體應(yīng)用，從而在可靠性、可用性、長(zhǎng)生存能力等不同角度滿足人們對(duì)軟件質(zhì)量方面的需求。
　　 (4)針對(duì)現(xiàn)有研究缺乏對(duì)軟件修復(fù)變更風(fēng)險(xiǎn)和修復(fù)后驗(yàn)證方面的研究，分析了針對(duì)軟件修復(fù)的變更風(fēng)險(xiǎn)，引入了變更風(fēng)險(xiǎn)深度、變更風(fēng)險(xiǎn)密度等概念來(lái)對(duì)軟件修復(fù)變更風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化，進(jìn)而指導(dǎo)軟件修復(fù)的驗(yàn)證工