高可信軟件工程技術

任洪君

摘 要 隨著科技時代的不斷推進，我國軟件行業的發展起到了更加的作用。人們對于軟件的要求在不斷的提升，比如軟件的可靠性、安全性和保密性等可信性質都是人們關注的重點。本文主要對高可信軟件工程技術的發展現狀以及發展過程中所要面對的困難進行了討論，同時提出了高可信軟件的發展趨勢。

【關鍵詞】軟件開發 高可信軟件 可靠性技術

伴隨著時代的發展，計算機應用不斷地深入人們的生活中，同時軟件的應用也已經在人們正常生活和國家建設上擁有了良好的生態環境。良好的軟件構架給人們的生活帶來了便利，給人們提供了一種新的生活方式，打開電腦、手機就可以完成原來需要到處跑的窘境，人們可以不出家門獲悉全球的動態，并且通過新興的行業電子商務，在家中也可以工作。軟件不僅僅幫助人們更高效、更便捷的生活，在國家建設上面，也起著至關重要的作用。因此，如何保證軟件運行過程中與硬件完美結合，同時增加軟件的可信程度成為現今軟件工程開發的重要部分。

1 高可信軟件工程技術的發展現狀

高可信軟件的開發目的就是不會因為系統中的固有錯誤、生態環境的改變、大規模惡意攻擊造成軟件崩潰。這就要求軟件的開發中，對于系統行為有著精確的把控，不讓系統的bug影響軟件的正常運行。

軟件工程技術是指在軟件的開發、運行和維護的相應技術，由于對高可信軟件的要求較高，所以我國對于高可信軟件的開發還停留在“軍用穩定、民用簡單”的程度。我國的火箭成功率是世界的前三名，如此高的成功率，不僅是硬件的實力強，同時也是軟件的穩定性高，成就了現在我國火箭發射的成功率。但是我國各大銀行的網上銀行軟件雖然能夠運行，但是流暢性和實用性卻大打折扣，這就使用戶的使用體驗下降。高可信軟件技術需要從三個方面尋求支持才能讓軟件發揮其作用，從軟件的運行系統中需要得到軟件的訪問權限控制，不讓其他軟件能夠更改底層文件，比如Android系統中，系統的開源程度較高，高可信軟件運行時就需要得到系統的支持；軟件的過程技術，需要對軟件的可靠性進行驗證和度量，所以過程技術中使用一種工程化的方法，對軟件正常運行進行支持。

2 高可信軟件技術的發展的困難

高可信軟件中有六項性質的好壞，是對于軟件是否能夠穩定運行的評判標準，這六項標準分別是可靠性（reliability）、可靠安全性（safety）、保密安全性（security）、生存性（survivability）、容錯性（fault tolerance）、時效性（real time），當軟件出現以上六種性質錯誤時，就會造成不可挽回的損失。并且軟件功能和這些性質是混雜在一起的，就意味著軟件的可信性的高低，收到控制時就變得更加復雜，如何保證軟件能夠成為高可信軟件就成為一個難題。

2.1 軟件的行為特征

如何在軟件靜態和動態使用時描述軟件的行為特征，是高可信軟件開發時所要面臨的巨大挑戰。在龐大的數據與軟件結構里，想要有效的分析出軟件與系統的行為特征，是非常困難的，有時需要進行相應的預測才能使軟件正常的運行。同時軟件的靜態語法和動態語法是分離開的，所以對于推理的難度又有所增加。

2.2 軟件可信性質的設計和推理

如何將軟件的可信性質，也就是如何將軟件主體性質融入到軟件的操作當中？通常來說可信性質是對于整個軟件系統進行設計的，并且是在軟件的設計過程中逐步的開發出來的，最終將這些性質進行復雜的融合和測試，最終能夠獲得這些可信性質。如何將多種性質從不同的開發方向進行融合時，能夠控制這個系統的復雜性，是進行全方面的可信性質的軟件設計和驗證的關鍵。

2.3 如何量化軟件的可信性質

由于對高可信軟件技術研究較少，沒有一個系統的量化標準在軟件開發完成后對軟件的可信性質進行驗證。如何發現和測評軟件是否缺失可信性質，是提高軟件可靠程度所要面對的一大難題。量化是一種科學成熟的重要標志，如何針對軟件的完整性、可靠性、安全性進行考量是接下來需要付出巨大努力的。而且在軟件的使用過程中，還要制定一套完整的跟蹤制度，防止軟件出現可信性質缺失造成無法挽回的損失。

3 高可信軟件工程技術的開發方法

形式化方法對高可信軟件技術的發展與推進起這至關重要的作用，但是這種方法的運用多數還存在于實驗室中，以一種標準化的模式，對高可信軟件進行規范化，同時將形式化和非形式化進行結合是行業的趨勢。多種可信性質的有效結合是高可信軟件開發的重點，利用形式化方法為高可信軟件工程技術提供一個高效、統一的結構框架能夠同時支持多種的可信性質，所以形式化方法能夠將關鍵性質進行有機集成。

有些形式化工程方法，可以提供具有形式化方法基礎的工具，這是一種較強的自動化工具，使得使用人無需擁有較強的形式化專業知識就能夠使用形式化工程方法。工具的人機交互功能非常的易于理解，可以有效地對軟件的主要性質、設計進行相應的測試。

4 總結

高可信軟件工程技術是當前軟件技術行業所要面對的重要挑戰。把握住這次信息化改革的腳步就能讓我國軟件開發行業更上一層樓。發展高可信軟件技術有利于加深人們對于高可信軟件技術的認識；提升我國科技的發展；可靠性的提升還可以幫助人類更好地探索未知的世界，讓軟件能夠更好地服務于人類社會。

參考文獻

[1]楊芙清，梅宏，呂建，金芝.淺論軟件技術發展[J].電子學報，2002，30（12A）：1901-1906.

[2]High Confidence Syst ems Working Group，NSTC. Setting an interagency high confidence syst ems（HCS）research agenda[A].Proceedings of the Interagency High Confidence Systems Workshop[C].Arlington，Virginia，25 March 1998.

[3]陳火旺，王戟，董威.高可信軟件工程技術[J].電子學報，2003，31（12A）：1933-1938.

作者單位

天津港信息技術發展有限公司 天津市 300456