面向航天應(yīng)用軟件的源代碼級(jí)軟加固技術(shù)研究.pdf

1、航天應(yīng)用軟件運(yùn)行在惡劣的空間環(huán)境中，其可靠性受到由空間高能粒子輻照導(dǎo)致的瞬時(shí)故障的嚴(yán)重影響。為解決該問題，國(guó)內(nèi)外相繼對(duì)容錯(cuò)技術(shù)展開了研究。容錯(cuò)技術(shù)按實(shí)現(xiàn)方式可分為硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)。與硬件實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò)技術(shù)相比，軟件實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò)技術(shù)具有開發(fā)成本低、靈活度高、開發(fā)效率高等優(yōu)勢(shì)，因而受到了廣泛關(guān)注。軟件容錯(cuò)技術(shù)按其實(shí)現(xiàn)層次不同，可以分為進(jìn)程級(jí)容錯(cuò)、線程級(jí)容錯(cuò)、源代碼級(jí)容錯(cuò)和指令級(jí)容錯(cuò)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一套源代碼級(jí)的數(shù)據(jù)流檢

2、測(cè)方法。研究了輕量級(jí)的可靠性優(yōu)化技術(shù)，基于不變式的可執(zhí)行性斷言檢測(cè)技術(shù)和基于關(guān)鍵性分析的可配置加固技術(shù)。針對(duì)輕量級(jí)的可靠性優(yōu)化技術(shù)，提出了基于取值范圍的錯(cuò)誤屏蔽和程序等價(jià)性變換兩種方法，可以在不損失性能甚至提高性能的同時(shí)，提高程序自身的容錯(cuò)能力。針對(duì)基于不變式的可執(zhí)行性斷言檢測(cè)技術(shù)，提出了變量和循環(huán)結(jié)構(gòu)的不變式提取方法，提供了對(duì)變量和循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不變式檢驗(yàn)的一般思路。針對(duì)基于關(guān)鍵性分析的可配置加固技術(shù)，提出了一種可定制的變量關(guān)鍵性分析方

3、法，為程序中的變量建立了保護(hù)的優(yōu)先級(jí)別。⑵提出了一種源代碼級(jí)的控制流檢測(cè)算法SLCED。SLCED能夠檢測(cè)函數(shù)間、基本塊間以及基本塊內(nèi)部的控制流錯(cuò)誤，檢測(cè)范圍較廣。該方法的特點(diǎn)在于通過(guò)修改參數(shù)表使標(biāo)簽保存在函數(shù)參數(shù)棧中，能夠解決遞歸調(diào)用、嵌套調(diào)用等特殊控制流的錯(cuò)誤檢測(cè)問題。此外，SLCED在函數(shù)間和函數(shù)內(nèi)部算法的分層次設(shè)計(jì)，使其具有良好的可配置性，可以通過(guò)優(yōu)選函數(shù)內(nèi)部檢測(cè)算法、重新劃分基本塊、函數(shù)分級(jí)保護(hù)等方法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置。⑶利用本文提