软件可靠性与安全性的相互关系及其转换规律研究

摘要

随着软件在尖端科技领域（如我国的211航天计划）中的广泛应用，软件可靠性与安全性越来越成为人们最关心的话题。很多类型的系统，诸如飞行控制系统、空中管制系统、核电站安全监控系统、制药控制系统、通讯系统、起搏器等，软件已成为其实现功能的主要因素。因此，对软件可靠性与安全性的理论及其应用研究，是尖端科技领域发展中必须面临的重要环节，也是关系国家安全、军事安全、科技创新和重大产品推广应用中必须解决的课题。
　　在过去的研究中，人们将软件可靠性与安全性相互分离，从不同的角度开展研究，其成果主要集中在软件可靠性和安全性各自的原理、方法和技术方面。对软件可靠性和安全性之间的相互关系探讨较少，对它们的综合应用研究不足，甚至还存在一些概念模糊和使用方法混淆等问题。这对软件可靠性与安全性的综合分析、评估和事故鉴定等方面产生了严重影响，也对软件可靠性与安全性的理论研究和工程应用产生了阻碍作用。
　　本文从软件可靠性与安全性的相互关系研究出发，建立了软件可靠性与安全性统一的公理体系；给出了二者之间清晰的相互关系；提出了在一定条件下二者的相互转换规律；举例说明了相互关系及其转换规律在实践中的应用。文章不仅丰富了软件可靠性与安全性的基础理论，而且为软件可靠性与安全性的综合应用提供了技术保障。主要贡献及创新有以下几点：
　　1、建立了软件可靠性与安全性统一的公理体系，为软件可靠性与安全性的形式化研究打下了基础。通过对软件可靠性和安全性基本概念的分析，解析二者的内涵，找出相互的本质差异，对一些模糊概念进行了重新释义，建立了统一的符号系统和公理体系，建立的公理体系为软件可靠性与安全性的形式描述和形式证明打下了基础。
　　2、给出了软件可靠性与软件安全性之间的相互关系，并利用形式化方法对二者的相互关系给予了证明。软件可靠性与安全性之间的关系，在不同学者面前有不同的理解。在没有建立统一的形式化描述方法之前，很难判定哪种理解是正确的。利用统一的公理体系描述可以清晰区分二者的相互关系，从而解决了对二者相互关系的理解差异及其相关争论问题。
　　3、提出了软件可靠性与软件安全性在一定条件下的相互转换规律，为可靠性和安全性的综合应用提供了理论保障。目前，在软件可靠性与安全性的分析中产生很多重复性工作，增加了软件的开发成本。如何减少重复性工作，又不影响二者的分析结果，是可软件靠性与安全性综合应用中需要解决的主要问题之一，而软件可靠性与安全性的相互转换规律为该问题的解决提供了一种理论保障。
　　4、利用软件可靠性与安全性的相互关系，把可靠性的度量方法运用到安全性的度量中，为软件安全性的量化工作打下了基础。安全性度量方法的研究一直是安全性研究的主要内容，硬件的安全性度量早已建立了量化模型，软件的安全性度量一直是薄弱环节。通过可靠性与安全性的相互关系，可将软件的可靠性度量方法与安全性的度量结合起来，从而为安全性的度量工作打下基础。
　　5、给出转换规律在故障树分析（FTA）方法中的应用，将理论方法与应用实践统一起来。软件可靠性与安全性的转换规律，其应用价值主要是为工程实践中减轻重复劳动和事故责任的判定。FTA方法是一种在软件可靠性与安全性分析中常用的方法，将转换规律与FTA结合起来，更容易看出转换规律在减轻重复劳动和判定事故责任方面的作用。

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中文摘要

英文摘要

第 1 章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 存在的问题

1.4 主要研究内容

1.5 论文的组织结构

第 2 章 软件可靠性与软件安全性

2.1 软件与硬件产品的特性分析

2.2 软件可靠性(Software Reliability)

2.3 软件安全性(Software Safety)

2.4 软件可靠性与安全性之间的一些焦点

2．5 本章小结

第 3 章 软件可靠性与安全性的公理体系

3.1 符号说明

3.2 主要概念

3.3 相关定义

3.4 公理与断言

3.5 本章小结

第 4 章 可靠性与安全性的相互关系及其转换规律

4.1 相互关系及其转换规律的研究状况

4.2 软件可靠性与安全性的相互关系

4.3 软件可靠性与安全性的转换规律

4.4 本章小结

第 5 章 软件的可靠性度量与安全性度量

5.1 构件软件的描述

5.2 可靠性与安全性度量

5.3 实例分析

5.4 本章小结

第 6 章 转换规律在故障树方法中的应用

6.1 故障树方法简述

6.2 故障树方法中的应用

6.3 分析举例

6.4 本章小结

第 7 章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

中文参考文献

英文参考文献

学习期间以第一作者在核心以上刊物发表的论文目录

在学习期间参加的科研项目情况

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