形式化CHAM语言的软件设计辅助工具

化学抽象机(Chemical Abstract Machine)是由Berry和Boudol在1990年提出的用于异步并行计算建模的模型,它借用化学反应的隐喻,通过化学中分子和化学反应的概念和抽象机模型的特点来描述系统状态的动态变化,但复杂的形式和缺乏工具支持限制了它的使用.本文以上知识的基础上编写的一款CHAM化学抽象机形式化语言书写支持工具,用来支持CHAM的设计工具.本文对工具的界面和程序和功能进行介绍,在此基础上,分析此工具的优缺点,并给出改进的方法和方向.     

基于操作语义的磁臂隐通道分析

深入分析磁臂隐通道的产生及产生的原因,发现目前基于系统顶级描述和基于系统源代码搜索方法难以找出这类隐通道,提出一种基于操作语义的方法来研究磁臂隐通道,将磁臂调度过程中的进程看做一个抽象机,以Plotkin的结构化操作语义给出电梯调度算法的推导规则;根据推导规则得到进程抽象机所有状态以及进程抽象机状态的动态变化历史,这样就构成完整的信息传导操作语义模型.研究与分析两个高低安全级进程抽象机状态变迁及状态变迁序列,从而找到其中存在的磁臂隐通道.     

UML状态图的形式化描述

面向对象模型的形式化是形式化研究的重点,UML是一种得到承认的标准建模语言,CHAM是一种广泛用于异步并行计算和系统体系结构建模的语言,它适合对系统的状态变化进行动态的描述.利用和改进原有的CHAM建模语言,使其能够对UML状态图进行形式化描述.     

CHAM在面向对象类测试中的应用

UML已经成为当前面向对象软件测试研究的重要方向.面向对象的类测试不仅要测试类的输入、输出还需要对类的状态变换进行测试.CHAM具有良好的动态特性可以很好地描述类状态的动态变换.LTS作为多种形式化语言的语义模型可以表达出类的动态特征.通过CHAM来描述UML状态图,并由CHAM生成LTS,最终通过对LTS的遍历生成测...     

软件体系结构的性能评价研究

介绍了软件体系结构的形式化描述方法-化学抽象机(ChemicalAbstractMachine,CHAM),总结了队列网络模型(QueueingNetworkModel,QNM)及其产生过程的特点。基于队列网络模型,由化学抽象机中形式化描述的软件体系结构规约,导出了一种性能评价模型。其目的是提供一个测量集,在高抽象层次上比较两个或更多候选软件体系结构的性能。最后,以多相编译器为例,具体阐述了这种性能评价。     

基于CHAM的软件连接件形式化模型

软件连接件是软件体系结构中的一个重要概念，是构件间相互作用的媒体。用形式化方法对其模型加以描述是软件体系结构研究中的一个重点。化学抽象机形式化语言(CHAM：Chemical Abstract Machine)是一种通用的、简单直观的计算模型描述语言。本文在分析了连接件语义模型的基础上，提出了一种基于CHAM的软件连接件描述模型，从软件连接件静态组成及动态行为两个方面对连接件进行形式化、规范化地描述和分析，以期进一步实现简化软件连接件的设计、增强其通用性的目的。     

基于组织符号学的角色、行为和规则状态机

规则分析作为一种组织符号学研究方法,可以用来在信息系统分析中确定角色的行为模式,而其核心就是对系统状态和规则的描述.本文通过提出RBR(Role,Behavior and Rule)模型和RBR有限状态机对信息系统进行规则分析,以期为既有系统的完善和新系统的设计开发提供依据.文中,RBR模型描述了系统的整体状态和角色权限;RBR有限状态机则把系统状态和权限变化结合起来,描述了系统中无冲突的实时状态和角色权限及其动态变化,既能较容易地验证规则中的权限冲突,确保规则的语义完整,又为信息系统的实时仿真奠定了理论基础.     

基于情景演算的动态访问控制模型

访问控制模型定义了安全系统访问控制的整体框架。现有的访问控制模型大多是静态授权模型,尽管可以通过扩展来实现局部动态性(比如可以通过定义条件来实现角色的临时激活等),但在应用时受到了扩展元素的限制,并且已有的大部分模型无法描述授权的动态变化过程。针对以上问题,提出了一种基于情景演算的动态访问控制模型(SCDAC)。SCDAC用逻辑事实和规则来描述访问控制属性和策略,把授权在某一时刻的状态(逻辑事实和规则集合)看作一个情景,通过动作来实现情景的变化,同时刻画了动作执行的前提条件和后续状态的变化情况。最后通过一个实例说明了用SCDAC来描述授权状态的动态变化是可行的。     

抽象机在Java微处理器中的应用研究

抽象机通常用在软件程序编译器中.提出了一个基于硬件抽象机的处理器设计方法,使用该方法设计了一个Java微处理器,并且利用硬件抽象机增强了处理器的指令级并行能力,提高了微处理器性能.描述了用于Java处理器的硬件抽象机设计方法,阐述了它的实现基本原理,给出了 Java处理器的逻辑设计.通过软件仿真,证明了采用硬件抽象机的Java处理器可以获得从78%到173%的指令级并行增强,处理器性能提高平均31%.说明了提出的方法可以用于嵌入式微处理器的设计,提高系统性能.     

基于操作语义的时间隐通道分析

主要讨论了计算机信息安全领域中比较热点的话题——基于操作语义的时间隐通道。根据隐通道中的时间隐通道的特点和存在的最小条件,针对其特点提出了一种搜索方法。该搜索方法将进程看作一个抽象机状态机,以Plotkin的结构化操作语义等推导规则为基础,以及完整的信息传导操作语义的模型,分析了两个高低安全级进程抽象机状态变化及其状态动态变化序列,最后对可视窗口的分析,可以找到其中存在的时间隐通道。     

Agent组织结构设计的一种形式语义

Agent组织是多Agent系统研究的重要方面,在不同的Agent组织形成方法中常采用显式的组织形成方法.基于(演算和化学抽象机给出了组织结构设计过程的一种形式语义.把参与组织结构设计的有关Agent都作为化学抽象机中的化学分子,而化学抽象机的运行过程即是组织结构的设计过程.这种语义给出方式准确、直观,使组织结构设计系统易于实现,改进了Ferber和Xu关于Agent组织的操作语义和组织结构设计的工作.     

CHAM算法的安全性分析

本文主要研究基于ARX结构的轻量级分组密码CHAM算法,利用不可能差分分析、零相关线性分析对其进行安全性分析.首先,利用线性不等式组对算法的每个组件进行等价刻画,描述了差分特征和线性掩码的传播规律,建立了基于MILP(混合整数规划问题)的不可能差分和零相关线性自动化搜索模型.其次,根据CHAM算法四分支广义Feistel结构的特点,得到CHAM算法特定形式(输入或者输出差分(掩码)仅含有一个非零块)下的最长不可能差分路径和零相关线性路径具有的性质,优化了搜索策略,缩小了搜索空间.最后,利用搜索算法,遍历特定的输入输出集合,共得到CHAM-64的5条19轮不可能差分区分器,CHAM-128的1条18轮不可能差分区分器和15条19轮零相关线性区分器,均为目前公开发表的最长同类型区分器.     

软件构架及其评估方法的研究

软件构架是软件工程中的重要研究领域,对软件大型复杂系统具有重要意义。采用恰当的构架是项目成功的第1步,所以好的软件构架及其评估是系统开发的关键所在。对软件构架的基本原理和结构进行了探讨,并对评估及评估方法做出了详细评析。在软件开发过程中采用软件构架,会为提高软件质量以及降低软件成本提供有力保障。     

软件体系结构的选择和应用

以社会保险管理信息系统为例,讨论了软件体系结构的选择和应用。整个系统采用具有四层的层次式软件体系结构的设计思想,在业务管理层的设计中,采用了互连系统构成的系统(SIS)的体系结构,把整个业务管理系统划分为八个从属系统。各从属系统的体系结构可以相同,也可以不同。这种体系结构设计有效地降低了维护成本,提高了系统的开放性、可扩充性、可重用性和可移植性。