GSN安全论证方法在产品安全案例变更管理中的应用

在产品安全生命周期中,安全案例不可避免地会受到不断变化的法规要求、额外的安全证据以及设计变更的影响。为了保持对系统安全的准确描述,必须评估安全案例变更对系统原始安全论据的影响。文章采用目标结构表示法(goal structuring notation,GSN)构建安全论证变更管理模型,提出一个清晰的安全案例变更管理分析流程用于明确地表示安全目标与安全案例间相互依赖性,从而能够结构化和系统化地推理和处理变更。目前,该方法已应用于轨道交通信号设备的变更管理中,取得了良好的效果。     

设备驱动程序可靠性和正确性保障方法与技术研究进展

随着计算机技术的不断发展,计算机系统在安全攸关领域得到了广泛应用,其中的软件系统正逐渐成为重要的使能部件.在计算机系统中,设备驱动程序扮演了软件与硬件设备之间桥梁的角色.由于与计算机平台、操作系统、设备3个方面同时关联所导致的复杂性,设备驱动程序的开发难度大、成本高,程序中所存在的错误和缺陷常常导致系统失效,在安全攸关领域造成不可挽回的损失.以设备驱动程序可靠性和正确性保障为目标,分别从故障的隔离与恢复、正确性分析和验证、设计建模与复杂性控制这3个方面对当前相关方法和技术进行分析,为开展进一步深入的研究工作打下基础.     

面向安全攸关系统中小概率事件的统计模型检测

在开放运行环境中,安全攸关系统的不确定性行为有可能导致小概率事件的发生,而此类事件的可靠性指标往往很高,小概率事件一旦发生就会产生灾难性的后果,严重威胁到人们的生命、财产安全.因此,评估、预测小概率事件发生的概率,对于提高系统的可靠性具有重要意义.统计模型检测是一种基于模拟的模型验证技术,结合了系统的快速模拟及统计分析技术,能够有效提高模型检测的效率,适用于验证、评估安全攸关系统的可靠性,但其面临的挑战性问题之一是在可接受的样本数量下,使用统计模型检测技术难以预测、评估小概率事件发生的概率.因此,提出一种改进的统计模型检测框架,设计和开发基于机器学习的统计模型检测器,实现在相对较少的样本数量下预测和评估小概率事件发生的概率.结合轨道交通控制系统中避碰控制案例分析,进一步证明改进后的统计模型检测器能够有效预测和评估安全攸关系统中小概率事件发生的概率.     

软件可信评估研究综述:标准、模型与工具

安全攸关软件的可信性关乎生命安全和财产保全,因此,分析评价软件可信性是否符合用户的预期(即软件可信评估)至关重要.软件可信评估从主观和客观两个方面度量软件的质量,对软件生产和应用有着重要的意义.综述了可信评估管理中涉及到的标准、模型和工具,而非关注软件度量本身.首先分析对比了软件可信性、可信评估的定义,并在研究了与可信性密切相关的软件质量的联系与区别之后,从相关国际标准、评估涉及的模型(包括质量属性模型、证据模型、分级规范等)以及软件工具支持等方面综述了软件可信评估研究工作.并且区分了这些方面中领域相关、领域无关的不同之处.目前软件可信评估已取得了一定的理论成果,并开发了若干工具辅助进行可信评估,但仍需在通用性、可伸缩性等方面有所加强.     

基于案例推理的产品质量安全风险评估研究

为了建立健全产品质量安全风险管理体系,加强产品质量安全风险预警的要求,同时最大程度地利用过去成功的风险评估案例,构建了基于案例推理的产品质量安全风险评估系统。针对某种产品,根据专家的知识建立风险评估指标体系,并将每个评估指标赋权重,计算与案例库中的各个案例相似度,寻找出最大相似度案例,据此,辅助相关人员对目标案例进行风险分析与评估。     

安全攸关软件系统建模与验证专题前言

随着计算机技术应用的日益普及和不断深入,软件系统的规模和复杂性急剧增大,软件在越来越多的系统中成为主要的使能部件.在航空航天、武器装备、医疗设备、交通、核能、金融等安全攸关的应用领域,软件系统失效将导致灾难性的后果,保障软件系统的质量成为迫切的需求和挑战.建模、分析与验证是保障软件系统质量的重要环节和手段.本专题收录的14篇论文反映了近年来我国学者在安全攸关软件系统建模与验证领域的     

时空轨迹数据驱动的自动驾驶场景元建模方法

时空轨迹数据驱动的汽车自动驾驶场景建模,是当前汽车自动驾驶领域中驾驶场景建模、仿真所面临的关键问题,对于提高系统的安全性具有重要研究意义.近年来,随着时空轨迹数据建模及应用研究的快速发展,时空轨迹数据应用于特定领域建模的研究引起人们的广泛关注.但由于时空轨迹数据所反映现实世界的多元性和复杂性以及时空轨迹数据的海量、异构、动态等特点,基于时空轨迹数据驱动的安全攸关场景建模的研究仍面临着挑战,包括：统一的时空轨迹数据元模型、基于时空轨迹数据的元建模方法、基于数据分析技术的时空轨迹数据处理、数据质量评价等.针对汽车自动驾驶领域的场景建模需求,我们提出一种基于MOF元建模体系构建时空轨迹数据的元建模方法,根据时空轨迹数据的特征及自动驾驶的领域知识,构建了面向汽车自动驾驶的时空轨迹数据元模型;并基于此,提出基于时空轨迹数据元建模技术体系的自动驾驶安全场景建模方法,并使用场景建模语言ADSML实例化安全场景,构建安全场景库,旨在为此类系统的安全关键场景建模提供一种可行的方案.结合变道超车场景的案例,展示了时空轨迹数据驱动的自动驾驶安全场景元建模方法的可用性,为场景模型的构建、仿真、分析奠定了基础.     

基于限定中文自然语言需求的SysML模型自动生成方法

模型驱动开发方法逐渐成为安全关键信息物理融合系统(safety-critical cyber-physical system,SC-CPS)设计与开发的重要手段.然而,安全关键信息物理融合系统需求往往是通过自然语言描述的,如何自动化或半自动化链接自然语言需求和基于模型驱动的系统设计与开发过程是目前面临的重要挑战.面向安全关键信息物理融合系统,提出基于限定中文自然语言需求的SysML模型自动生成方法RNL2SysML.首先,为了降低自然语言需求表达的二义性,提出一种结构化的限定自然语言需求模板进行需求规约,并通过基于人工智能的(AI)安全关键信息物理融合系统术语提取和推荐方法,对系统需求中的领域术语和数据字典加以自动提取,提高限定自然语言需求规约工作的自动化程度.然后,给出限定自然语言需求规约到SysML系统设计模型的转换方法.最后,基于开源工具Papyrus对所提方法进行了原型工具实现,并通过航空领域的飞机空气增压系统(airplane air compressor system)案例验证了方法的有效性和实用性.     

基于本体的案例推理模型研究*

提出了基于本体的案例检索及相似性评估方法和基于本体的案例适配模型,使得CBR(case-based reasoning)系统的开发可在语义层次上进行相似性评估和案例适配,这样得到的结果更能反映用户的真实需求;并且CBR所需要的领域知识可从本体中获取,大大降低了传统CBR系统中知识获取的瓶颈。最后在此基础上,提出了基于本体的CBR系统模型框架,从软件复用的角度提高了CBR系统的开发效率。     

基于通信的列车控制系统可信构造：形式化方法综述

基于通信的列车控制系统（communication based train control system,简称CBTC）已经成为世界范围内建造轨道交通信号系统的标准制式.CBTC采用更加灵活和精确的列车控制,并提供连续的安全列车间隔保证和超速防护,在很大程度上提高了轨道交通运输的效率和安全性.尽管CBTC能够精确地实施实时控制,但由于CBTC涉及计算、通信与控制这3个方面的实时协同,系统设计与实现异常复杂.由设计缺陷而导致严重的灾难、事故和损失屡见不鲜.作为一个典型的安全攸关系统,如何保证CBTC的可信构造已成为领域研发人员关注的焦点与面临的最大挑战.鉴于在软硬件领域的成功经验,形式化方法目前已被公认为是保障CBTC可信性的一种有效方案.围绕CBTC的可信构造,从其生命周期的3个重要阶段,即系统需求分析、设计建模与底层实现入手,针对CBTC在可信方面的典型特征,梳理分析了CBTC系统在可信构造方面面临的挑战、国内外研究现状和发展趋势,全面介绍了形式化方法在CBTC可信构造中扮演的角色.     

安全关键软件的防危性测评技术研究

为了评估安全关键软件的防危性，该文在分析软件可靠性与防危性异同的基础上，建立了相应的防危性评估指标，同时研究了传统统计测试方法确定所需防危性测试用例数的局限性。紧接着，使用贝叶斯函数动态地表示软件失效率的密度函数，提出了一种增量记忆型的防危性测试方法，该方法可根据软件出现失效时间的早晚及次数动态地确定所需测试用例数的增量，达到了改进传统测试方法局限性的目的，使安全关键软件测试失效后可经受更严格的测试，同时减小了测试工作量，为证明该方法的合理性、有效性，使用了大量例证。最后，就该领域内的相关工作及发展方向进行了展望。     

基于Petri网的联锁软件安全性测试的研究

安全是铁路运输生产永恒的主题。联锁软件是保障铁路车站列车或机车(以下简称列机车)作业安全的关键软件,充分的测试对于保证其安全性具有举足轻重的作用。文章在分析文献[1][5][6]的联锁软件安全性需求故障树模型的基础上建立了联锁软件安全性需求的Petri网模型,提出了一种基于十字链表的Petri网的存储结构,给出了一种求解割集的算法实现;接着简述了安全性测试用例的自动生成方法;最后给出了该方法在HJ04A系统联锁软件安全性测试中的应用。     

面向安全需求的测试用例自动生成技术研究

传统的测试用例生成技术通常都是面向系统功能性需求,并不适用于安全苛求软件系统的安全性测试。面向安全需求,通过定义安全因子,建立带有安全因子的UML顺序图,采用最小安全因子路径,提出了基于最小安全因子路径完全覆盖准则的测试用例自动生成算法,并将其成功应用到高速铁路列车运行控制系统的仿真测试中。     

基于最小割集的安全性测试用例的动态生成

利用故障树的原理和方法,对基于故障树最小割集的安全性测试用例动态生成进行了研究.首先阐述了故障树和故障树最小割集的概念及数学描述,然后给出了故障树最小割集的生成算法,最后在此基础上提出了基于故障树最小割集的动态生成安全性测试用例的算法.     

Towards an Ontological Approach to Information System Security and Safety Requirement Modeling and Reuse

ABSTRACT

Misuse cases are currently used to identify safety and security threats and subsequently capture safety and security requirements. There is limited consensus to the precise meaning of the basic terminology used for use/misuse case concepts. This paper delves into the use of ontology for the formal representation of the use-misuse case domain knowledge for eliciting safety and security requirements. We classify misuse cases into different category to reflect different type of misusers. This will allow participants during the requirement engineering stage to have a common understanding of the problem domain. We enhanced the misuse case domain to include abusive misuse case and vulnerable use case in order to boost the elicitation of safety requirements. The proposed ontological approach will allow developer to share and reuse the knowledge represented in the ontology thereby avoiding ambiguity and inconsistency in capturing safety and security requirements. OWL protégé 3.3.1 editor was used for the ontology coding. An illustration of the use of the ontology is given with examples from the health care information system.     

IHSMT中的实例优化策略

在基于实例的机器翻译方法中，通常采用双语句子实例的形式，但由于自然语言表达的无限多样性，使得这种存储粒度过大的句子级翻译实例的利用率较低；而在基于规则的机器翻译方法中，规则和词典具有一定的抽象性，其重复利用率高，但其中存在大量的歧义，提出了一种IHSMT中的实例自动优化算法，该算法引入了实例粒度的概念，根据规则和实例使用率，将粒度大的实例分解为较小的单元，并建立相应的词典，以提高实例的使用频率和检索效率，同时在翻译过程中，根据用户修改的统计和上下文信息，对粒度小并且有歧义的实例进行合并，以提高翻译质量和推理效率，从而使实例粒度更加合理，存储结构更优化，系统的效率更高。     

测试用例自注册与按需执行系统

测试用例是测试工作中的核心内容。在实际测试项目中,测试用例的管理维护是测试环节中的重要部分。用例管理工具的功能是影响测试工作质量与效率的重要因素。通过对当前测试用例管理工具的分析,提出一个可实现用例信息自注册、用例按需自动执行的管理系统。     

基于Word2Vec词嵌入和聚类模型的安全生产事故文本案例分类

安全生产事故的分析对应急管理能力提升具有重要意义.通过对安全生产案例的语义分析,利用Word2Vec词嵌入技术和聚类模型,选用CBOW+负采样技术实现词向量,并结合安全生产事故案例分类的数据特点,通过基于半监督学习的聚类模型算法,根据事故性质的认定特点,提出了一种优化初始聚类中心的算法,并利用K-means聚类算法实现安全事故文本案例的分类.实验表明该方法较好实现安全生产的事故案例分类,并对安全生产事故的多个维度分析具有很好借鉴意义.     

软件测试中的测试用例及复用研究

软件测试过程中产生的大量测试用例对保证软件的质量起到关键作用,对于专门从事软件测试的机构来说,测试用例的复用尤其重要。在测试用例的设计、选择的基础上,构造出基于复用的测试用例,同时采用测试用例库管理的方法来实现测试用例的复用,可以提高软件测试的工作效率。