基于四變量模型的系統(tǒng)安全性建模與分析方法.pdf

1、近年來，隨著嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜度迅速增加以及系統(tǒng)軟件規(guī)模的逐漸增大，確保嵌入式系統(tǒng)及軟件的安全可靠性成為安全關(guān)鍵系統(tǒng)工程領(lǐng)域（如核電站、航空航天、交通等）中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。由此，對系統(tǒng)進(jìn)行安全性分析及驗(yàn)證在安全關(guān)鍵系統(tǒng)工程領(lǐng)域中也顯得極為重要；與此同時(shí)，基于模型的系統(tǒng)安全性分析與驗(yàn)證方法成為嵌入式安全關(guān)鍵系統(tǒng)工程領(lǐng)域中的一個(gè)主流方法。在基于模型的系統(tǒng)安全性分析驗(yàn)證的過程中，如何對系統(tǒng)進(jìn)行有效的需求分析并根據(jù)需求結(jié)果進(jìn)行模型設(shè)計(jì)成為當(dāng)前對嵌入

2、式安全關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行分析研究的一個(gè)重要問題。
　　本文的主要工作是分別在系統(tǒng)需求層面以及設(shè)計(jì)層面上對基于模型的系統(tǒng)安全性分析進(jìn)行研究，提出了一種基于四變量模型的系統(tǒng)安全性建模與分析方法，在利用四變量模型對系統(tǒng)進(jìn)行需求分析的基礎(chǔ)上，采用AltaRica建模語言進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，并對如何從四變量需求模型到AltaRica設(shè)計(jì)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換這一問題展開了研究，具體工作如下所示：
　　(1)針對系統(tǒng)需求分析層次以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)層次的安全性建模問

3、題，對四變量模型與AltaRica建模語言進(jìn)行了分析研究。在系統(tǒng)需求分析層，我們分析了四變量模型中所包含的四類變量以及四類關(guān)系的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合SCR需求分析方法研究了四變量模型方法的形式化語義。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)層，我們對AltaRica建模語言也進(jìn)行了分析，包括AltaRica基本語法結(jié)構(gòu)、語義特征以及用衛(wèi)士轉(zhuǎn)換系統(tǒng)定義的形式化語義。
　　(2)針對系統(tǒng)需求與設(shè)計(jì)模型之間的轉(zhuǎn)換問題，本文研究了四變量模型與AltaRica模型之間的語義映射

4、規(guī)則。基于四變量模型與AltaRica模型的形式化語義構(gòu)建了二者之間的語義映射，包括四類變量與AltaRica中的流變量和狀態(tài)變量等之間的映射以及四類關(guān)系與AltaRica中的斷言等結(jié)構(gòu)之間的映射?；谠撚成湟?guī)則，可實(shí)現(xiàn)從四變量需求模型到AltaRica設(shè)計(jì)模型之間的轉(zhuǎn)換。
　　(3)設(shè)計(jì)了一種從系統(tǒng)需求分析到模型設(shè)計(jì)的安全性分析驗(yàn)證框架。首先，利用四變量模型從需求層面上對系統(tǒng)進(jìn)行需求分析。然后，結(jié)合四變量模型與AltaRica模