基于ＰＩ演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供的是一種基于ＰＩ演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法。步驟１）根據(jù)軟件用途和用戶需求構(gòu)造軟件可信行為路徑圖；步驟２）根據(jù)軟件實(shí)際運(yùn)行的過程和結(jié)果構(gòu)造軟件實(shí)際行為路徑圖；步驟３）使用Ｐｉ演算工具分別對(duì)行為路徑上的動(dòng)作進(jìn)行描述；步驟４）將實(shí)際運(yùn)行的軟件行為與軟件可信行為進(jìn)行擬合度分析；步驟５）根據(jù)自律軟件可信性度量算法對(duì)軟件可信性進(jìn)行度量。本發(fā)明專利技術(shù)的效果體現(xiàn)在：１．該方法適用于多種通用軟件。２．該方法原理深刻實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。３．該方法采用Ｐｉ演算描述軟件動(dòng)作。４．該方法實(shí)現(xiàn)過程容易驗(yàn)證。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
(一)
本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)軟件可信性測(cè)評(píng)方法，特別是指一種基于PI演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法。(二)
技術(shù)介紹
隨著計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，軟件的使用已滲透到經(jīng)濟(jì)民生和國防軍事等重要部門，在信息社會(huì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，人們對(duì)軟件安全的依賴程度越來越高，因而對(duì)于其可信性的要求也越來越高。目前，相關(guān)研究更多地偏重于軟件可信性的定義、屬性、體系結(jié)構(gòu)、形式化等方面。但是對(duì)于“軟件是否具有可信性？”、“軟件可信度有多少？”等度量、評(píng)價(jià)工作還處于滯后狀態(tài)，要對(duì)軟件可信性進(jìn)行深入研究，軟件可信性的度量是十分必要的基礎(chǔ)性工作。最早的軟件可信性研究的是操作軟件的可信性分析，研究已超過20年。隨著系統(tǒng)可信性研究的發(fā)展和軟件應(yīng)用的廣泛性，軟件可信性研究在理論和技術(shù)上都有了一定的發(fā)展，軟件可信性的度量也隨之提到研究日程中。國外對(duì)軟件可信性方面的研究大多數(shù)包含于(高)可信軟件的研究中，更多的是研究軟件可信性的屬性、內(nèi)涵和分類，或從不同的角度如：軟件失效、軟件可靠性等方面對(duì)軟件可信性進(jìn)行一定的研究，而對(duì)軟件可信性度量研究的人較少。國內(nèi)對(duì)軟件可信性研究也主要集中在軟件可信屬性，形式化等方面。作為軟件可信性技術(shù)成熟的重要標(biāo)志，軟件可信性的度量一直是軟件可信性研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。以往軟件可信性研究過多地在屬性上做文章，如：軟件可信性應(yīng)該包含哪些屬性、這些屬性之間的聯(lián)系，造成軟件可信性概念一直沒有定論且多維的現(xiàn)象，這都為軟件可信性的度量設(shè)置了障礙，也忽略了原本可信性設(shè)置的根本意圖——用戶可以相信軟件行為和運(yùn)行結(jié)果。(三)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種適用于多種通用軟件、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)過程容易驗(yàn)證的基于PI演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法。本專利技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：-->步驟1)根據(jù)軟件用途和用戶需求構(gòu)造軟件可信行為路徑圖；步驟2)根據(jù)軟件實(shí)際運(yùn)行的過程和結(jié)果構(gòu)造軟件實(shí)際行為路徑圖；步驟3)使用Pi演算工具分別對(duì)行為路徑上的動(dòng)作進(jìn)行描述；步驟4)將實(shí)際運(yùn)行的軟件行為與軟件可信行為進(jìn)行擬合度分析；步驟5)根據(jù)自律軟件可信性度量算法對(duì)軟件可信性進(jìn)行度量。本專利技術(shù)還可以包括：1、所述的構(gòu)造軟件可信行為路徑圖的方法為：根據(jù)TCG(Trusted?ComputingGroup，可信計(jì)算組織)對(duì)可信性的定義以及動(dòng)作、行為定義，將軟件用途中所規(guī)定的動(dòng)作，即用戶使用此軟件的目的進(jìn)行分解，得到由動(dòng)作組成的軟件可信行為路徑圖。2、所述的軟件實(shí)際行為路徑圖構(gòu)件過程為：根據(jù)動(dòng)作和行為的定義將軟件實(shí)際運(yùn)行中的行為和結(jié)果進(jìn)行分解，即用戶在使用此軟件的過程中，由于受到系統(tǒng)外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境干擾，軟件的運(yùn)行會(huì)受到一定得影響，根據(jù)軟件的實(shí)際運(yùn)行過程進(jìn)行分解得到由動(dòng)作組成的軟件實(shí)際行為路徑圖。3、所述的使用Pi演算工具分別對(duì)行為路徑上的動(dòng)作進(jìn)行描述為：使用Pi演算分別對(duì)軟件可信行為路徑和軟件實(shí)際行為路徑中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)動(dòng)作進(jìn)行形式化描述。4、所述的將實(shí)際運(yùn)行的軟件行為與軟件可信行為進(jìn)行擬合度分析為：根據(jù)軟件動(dòng)作的等價(jià)程度(強(qiáng)等價(jià)、弱等價(jià)和不等價(jià)關(guān)系)，將軟件實(shí)際行為路徑圖中的動(dòng)作與軟件可信行為路徑圖中的動(dòng)作進(jìn)行擬合度分析。5、所述的根據(jù)自律軟件可信性度量算法對(duì)軟件可信性進(jìn)行度量為：使用基于Pi演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量算法對(duì)擬合度分析結(jié)果進(jìn)行處理，得到軟件的可信性度量值。本專利技術(shù)的效果體現(xiàn)在：1、該方法適用于多種通用軟件。現(xiàn)有的軟件可信性評(píng)價(jià)和度量方法多就專門的軟件設(shè)計(jì)的，因此不能有效的對(duì)通用的軟件進(jìn)行可信性度量。本專利技術(shù)提供的方法可以有效的支持現(xiàn)有多種通用軟件，具有廣泛的應(yīng)用前景和較高的現(xiàn)實(shí)意義。2、該方法原理深刻實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。該方法沒有從傳統(tǒng)的多維屬性角度來研-->究軟件可信性的度量問題，而是從軟件行為和運(yùn)行結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)的擬合度角度出發(fā)，定義了軟件可信行為和動(dòng)作，并將運(yùn)行、結(jié)果與目標(biāo)進(jìn)行比較，得出相對(duì)可信性。既具有良好的通用性又簡(jiǎn)便實(shí)用。3、該方法采用Pi演算描述軟件動(dòng)作。Pi演算是一種標(biāo)準(zhǔn)化的形式化方法，能夠很好得描述軟件行為的發(fā)生和交互，為軟件可信性的度量奠定了基礎(chǔ)。使用Pi演算從軟件運(yùn)行的行為、結(jié)果和預(yù)期目標(biāo)的擬合程度角度出發(fā)，對(duì)軟件可信性進(jìn)行度量，既符合軟件可信性定義，又具有極強(qiáng)的通用性。4、該方法實(shí)現(xiàn)過程容易驗(yàn)證。MWB是瑞典的Uppsala大學(xué)開發(fā)一款免費(fèi)模型檢測(cè)軟件，可以對(duì)包括CCS-Pi演算在內(nèi)的進(jìn)程代數(shù)模型進(jìn)行驗(yàn)證。利用MWB提供的各種命令，可以方便地對(duì)軟件可信的行為和結(jié)果進(jìn)行語法分析，進(jìn)程死鎖、循環(huán)判斷和系統(tǒng)安全性等方面的判斷。以上所述的詳細(xì)過程對(duì)本專利技術(shù)的自律軟件可信性度量方法作了詳細(xì)的說明，由于本專利技術(shù)方法的設(shè)計(jì)理念遵循的是可信性的最根本理論，因此本專利技術(shù)的也適用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的可信性度量。對(duì)于本
的一般技術(shù)人員來說，在不背離本專利技術(shù)所述方法的精神和權(quán)力要求范圍的情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。(四)附圖說明圖1是本專利技術(shù)的流程圖；圖2是本專利技術(shù)的軟件行為所對(duì)應(yīng)的軟件可信行為路徑圖和實(shí)際運(yùn)行行為路徑圖。(五)具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本專利技術(shù)做更詳細(xì)地描述：步驟1)根據(jù)軟件用途構(gòu)造軟件可信行為路徑圖，并根據(jù)軟件實(shí)際運(yùn)行的過程和結(jié)果構(gòu)造軟件實(shí)際行為路徑圖；盡管至今對(duì)軟件可信性沒有一個(gè)精確的定義和度量方法，TCG作為可信計(jì)算方面最權(quán)威的組織，它給出的可信定義是：一個(gè)實(shí)體在實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)時(shí)其行為總是如同預(yù)期一樣的結(jié)果。強(qiáng)調(diào)行為結(jié)果的可預(yù)測(cè)和可控制。步驟1中的相關(guān)定義如下：定義1：軟件可信性。軟件在實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)時(shí)其行為總是如同預(yù)期一樣，并-->得到與期望相同的運(yùn)行結(jié)果，將軟件可信性定義為一個(gè)二元組(DA，DR)。DA：表示軟件在運(yùn)行過程中的可信性，強(qiáng)調(diào)運(yùn)行過程與預(yù)期運(yùn)行過程的一致性；DR：表示軟件在運(yùn)行結(jié)束時(shí)得到結(jié)果的可信性，強(qiáng)調(diào)運(yùn)行結(jié)果與期望的結(jié)果的一致性。起點(diǎn)為給出的動(dòng)作的原始條件(輸入)，將DA表示成為運(yùn)行過程中動(dòng)作的集合，并以節(jié)點(diǎn)-路徑圖的形式表示出來，DR為圖的終點(diǎn)，即輸出結(jié)果。當(dāng)軟件給用戶提供服務(wù)時(shí)，能將軟件的行為分解成為一系列的動(dòng)作，這些動(dòng)作有的是并行的，有的是串行的，組成一條動(dòng)作序列。理想情況下，軟件沿著這個(gè)路徑，執(zhí)行序列上的每個(gè)動(dòng)作，就可以得到用戶預(yù)期的結(jié)果。這條路經(jīng)可能不唯一，通過這些路徑都可以得到預(yù)期的結(jié)果。但只有一條路徑是符合軟件可信性定義的路徑，其上的動(dòng)作符合人們?cè)谠O(shè)計(jì)軟件初期為軟件所規(guī)定的操作，按照這條路經(jīng)上的動(dòng)作進(jìn)行操作，能滿足軟件自律可信的要求。定義2：可信路徑。設(shè)E＝<Ai，Bj，Ck，......>是軟件行為中的動(dòng)作有限集合，R是集合E上的二元關(guān)系，則軟件可信路徑圖可以定義為由E和R組成的一個(gè)有向圖，記做DRG(E，R)。有向圖中的節(jié)點(diǎn)表示軟件行為中的各個(gè)動(dòng)作，有向邊表示動(dòng)作執(zhí)行順序。將集合E中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)成為可信路徑圖的勢(shì)，i，j，k…稱之為動(dòng)作路徑的勢(shì)。軟件可信(軟件實(shí)際)行為路徑圖的構(gòu)造參照?qǐng)D2，下層為實(shí)際軟件運(yùn)行的動(dòng)作及其結(jié)果，上層為對(duì)應(yīng)的由軟件動(dòng)作組成的軟件行為路徑圖。其中In和Out分別表示了用戶對(duì)軟件的輸入和軟件給用戶提供的行為輸出。Ai(i＝1，2，3)、Bj(j＝1，2，3)和Ck(k＝1，2)表示軟件完成一次行為的每步動(dòng)作，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于ＰＩ演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法，其特征是：　步驟１）根據(jù)軟件用途和用戶需求構(gòu)造軟件可信行為路徑圖；　步驟２）根據(jù)軟件實(shí)際運(yùn)行的過程和結(jié)果構(gòu)造軟件實(shí)際行為路徑圖；　步驟３）使用Ｐｉ演算工具分別對(duì)行為路徑上的動(dòng)作進(jìn)行描述；　步驟４）將實(shí)際運(yùn)行的軟件行為與軟件可信行為進(jìn)行擬合度分析；　步驟５）根據(jù)自律軟件可信性度量算法對(duì)軟件可信性進(jìn)行度量。

【技術(shù)特征摘要】
1、一種基于PI演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法，其特征是：步驟1)根據(jù)軟件用途和用戶需求構(gòu)造軟件可信行為路徑圖；步驟2)根據(jù)軟件實(shí)際運(yùn)行的過程和結(jié)果構(gòu)造軟件實(shí)際行為路徑圖；步驟3)使用Pi演算工具分別對(duì)行為路徑上的動(dòng)作進(jìn)行描述；步驟4)將實(shí)際運(yùn)行的軟件行為與軟件可信行為進(jìn)行擬合度分析；步驟5)根據(jù)自律軟件可信性度量算法對(duì)軟件可信性進(jìn)行度量。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PI演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法，其特征是：所述的構(gòu)造軟件可信行為路徑圖的方法為：根據(jù)TCG的可信性定義和動(dòng)作、行為定義，將軟件用途中所規(guī)定的動(dòng)作，即用戶使用此軟件的目的進(jìn)行分解，得到由動(dòng)作組成的軟件可信行為路徑圖。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PI演算和擬合度分析的自律軟件可信性度量方法，其特征是：所述的軟件實(shí)際行為路徑圖構(gòu)件過程為：根據(jù)動(dòng)作和行為的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王慧強(qiáng)，趙倩，呂宏武，易慧芳，馮光升，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：93[中國|哈爾濱]