基于進(jìn)程代數(shù)的軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于進(jìn)程代數(shù)的軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法，包括：1）創(chuàng)建軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖；2）在軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖基礎(chǔ)上，采用進(jìn)程代數(shù)作為形式化描述語(yǔ)言對(duì)各個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行定義；3）對(duì)被定義的軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢查，驗(yàn)證檢查結(jié)果或進(jìn)行修改，得到軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型。本發(fā)明專利技術(shù)所建立的安全模型在一個(gè)形式化的框架內(nèi)對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行描述、分析和驗(yàn)證，可以保證和維持基于構(gòu)件的一類軟件體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的一致性和完整性，因此使用此發(fā)明專利技術(shù)研究安全組件以及其交互形成的軟件體系結(jié)構(gòu)的安全特性具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法，尤其是一種，屬于軟件工程領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
六十年代的軟件危機(jī)使得人們開始重視軟件工程的研究。起初，人們把軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的選擇上，隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模越來越大、越來越復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格說明顯得越來越重要。軟件危機(jī)的程度日益加劇，現(xiàn)有的軟件工程方法對(duì)此顯得力不從心。對(duì)于大規(guī)模的復(fù)雜軟件系統(tǒng)來說，對(duì)總體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和規(guī)格說明比起對(duì)計(jì)算的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇已經(jīng)變得明顯重要得多。在此種背景下，人們認(rèn)識(shí)到軟件體系結(jié)構(gòu)的重要性，并認(rèn)為對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)、深入的研究將會(huì)成為提高軟件生產(chǎn)率和解決軟件維護(hù)問題的新的最有希望的途徑。自20世紀(jì)90年代后期以來，軟件體系結(jié)構(gòu)的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)。廣大軟件工作者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到軟件體系結(jié)構(gòu)研究的重大意義和它對(duì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的重要性，開展了很多研究和實(shí)踐工作。從軟件體系結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)狀來看，當(dāng)前的研究和對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的描述，在很大程度上來說還停留在非形式化的基礎(chǔ)上。軟件構(gòu)架師仍然缺乏必要的工具，這種工具應(yīng)該是顯式描述的、有獨(dú)立性的形式化工具。在目前通用的軟件開發(fā)方法中，其描述通常是用非形式化的圖和文本，不能描述系統(tǒng)期望的存在于構(gòu)件之間的接口，不能描述不同的組成系統(tǒng)的組合關(guān)系的意義。難以被開發(fā)人員理解，更不能用來分析其一致性和完整性等特性。另一方面，從輿論到各級(jí)政府，信息安全正日益受到廣泛重視。對(duì)信息安全的追求甚至比應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)本身還強(qiáng)烈，安全性在一些場(chǎng)合具有舉足輕重的作用，以至安全性成為被談?wù)摰幂^多和較突出的話題，出現(xiàn)了安全問題解決者和關(guān)心者多于問題擁有者和提出者的高溫現(xiàn)象。但從總體上來講，安全仍然面臨諸多的威脅，信息安全問題并沒有整體上得到很好的研究，離解決實(shí)際問題仍有較大距離。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的，是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種在一個(gè)形式化的框架內(nèi)對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行描述、分析和驗(yàn)證，可以保證和維持基于構(gòu)件的一類軟件體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的一致性和完整性的。本專利技術(shù)的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到，其特征在于包括以下步驟I)創(chuàng)建軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖；其中，方框表示為體系結(jié)構(gòu)元素實(shí)例AEIs，黑圈表示為局部交互，白框表示為體系結(jié)構(gòu)的交互，箭頭表示為附件；2)在軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖基礎(chǔ)上，采用進(jìn)程代數(shù)作為形式化描述語(yǔ)言對(duì)各個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行定義；3)對(duì)被定義的軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢查，驗(yàn)證檢查結(jié)果或進(jìn)行修改，得到軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型。作為一種優(yōu)選方案，步驟2)所述軟件體系結(jié)構(gòu)要素包括體系結(jié)構(gòu)類型的名字、體系結(jié)構(gòu)類型所基于的體系結(jié)構(gòu)元素類型AETs以及體系結(jié)構(gòu)類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其中，所述每個(gè)AET通過名稱、行為、交互來定義；每個(gè)AET的所有實(shí)例AEIs的語(yǔ)義被定義為AET的行為，所述語(yǔ)義通過其AEIs根據(jù)具體附件相關(guān)的語(yǔ)義并行得到；所述體系結(jié)構(gòu)類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由AEIs的集合、體系結(jié)構(gòu)層的交互集合以及每個(gè)AEIs交互之間的附件集合共同聲明；所述AEIs的交互至少有一個(gè)局部交互，每個(gè)局部交互被包括在至少一個(gè)附件中。作為一種優(yōu)選方案，步驟2)所述軟件體系結(jié)構(gòu)要素的定義具體如下2.1)體系結(jié)構(gòu)元素類型的語(yǔ)義及其實(shí)例給定進(jìn)程代數(shù)描述語(yǔ)言寫的歸約，設(shè)C為一個(gè)帶行為E和交互集合I的AET，C的語(yǔ)義及其實(shí)例被定義為[I CI ] = E/ (Act- τ -1)；2. 2)給定一個(gè)體系結(jié)構(gòu)類型Α，若C1,…，Cn為某些ΑΕΙ，設(shè)變量i，j，k為I到η，然后對(duì)每個(gè)AEI Ci, Ici為其交互集！AICiG丨C1.為聲明為體系結(jié)構(gòu)層的交互,LlCiAmC1^ICl-AICi為其附著于C1,…，Cn的交互集的局部交互；2. 3)交互集合是內(nèi)連接的一個(gè)C1,…，Cn的局部交互集合LI是內(nèi)連接的當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于LI交互的每個(gè)對(duì)(C1. a1; Cj. a2),要么它們之間有一個(gè)附件鏈,要么有一個(gè)交互Ck. a3屬于LI，使得C1. B1和Ck. a3之間有附件，且Ck. a3連接到a2 ；LI是最大集；2.4) 一個(gè)映射動(dòng)作重命名函數(shù)集合形如ACi ^1. . . Cn LI Ci ；C1. · · Cn — S(C1. . . Cn)以方式 WCi ^1. . . Cn (Β1)=ψ . ^1. . . Cn (a2)，當(dāng)且僅當(dāng) C1. B1 和 Cj. a2同屬一個(gè)連通集；2. 5)兩種限制語(yǔ)義=Ci限制于C1,…，Cn的封閉式和開放式的交互語(yǔ)義定義為封閉式的交互語(yǔ)義[IciHcC1. ..^[!^!!/(Act-1xl-LI Ci ^1. ..Cn) [ψ^ ；CyCn],開放式的交互語(yǔ)義[|Ci|]0 C1. ..^[!^!!/(Act-1xl-ai Ci ^1. . . Cn U AlCi)) [ψ^ ^1. . . CJ ；2. 6)組件集合的交互語(yǔ)義定義CV-Cn的封閉和開放語(yǔ)義封閉語(yǔ)義[Ic1,…，cjcKlCiHcCV-CnI IJC1, C2 A，…，cn) [|c2|]CC1. ·· CnI I s (c” C3 A·· .cn) u s(c2，c3;(V..cn)......11 11 υ =1ηΛ(^, Cn ^1... cn) [|cn|]CC1-Cn;開放語(yǔ)義[C1,···, cn|]0=[|cj]0 CV-CnI |S(C1; C2 K1，…，Cn) [|C2|]0 Cr··CnI I Jc1, C3 A·· .cn) u s(c2，C3 A--Cn)......11 υ =ιυη;(ν..(；)[|(；|]ο cr.cn;2. 7) —個(gè)帶有AEIs C1，…，Cn的體系結(jié)構(gòu)的類型A的語(yǔ)義為[|A|] = [|(VCn|]0o作為一種優(yōu)選方案，步驟3)所述被定義的軟件體系結(jié)構(gòu)的安全性檢查具體如下3.1)定義一個(gè)安全項(xiàng)當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于每個(gè)基本狀態(tài)圖的狀態(tài)S，存在一個(gè)可觀察的動(dòng)作a和一個(gè)狀態(tài)s'，使得s|=>as'；3. 2)無(wú)環(huán)的體系結(jié)構(gòu)類型縮減流圖為給定一個(gè)體系結(jié)構(gòu)類型A，通過聚合所有的兩個(gè)方框之間的連線為一個(gè)連線得到縮減流圖，A的縮減流圖是一個(gè)從A的流圖得到的間接流圖，A是無(wú)環(huán)的當(dāng)且僅當(dāng)其縮減流圖也是無(wú)環(huán)的；3.3)給定一個(gè)無(wú)環(huán)的體系結(jié)構(gòu)類型，若C1,…，(；為附著于AEI K的AEIs，則C1,…，Cn通過K的交互語(yǔ)義為=LlK5C1-Cj] = [|K|]CK，cv..cn| s(k ；k, C1-Cn) [Ic11]CK7C1-Cj Is (K ；K, C1-Cn)……I Is(HC1-Cn) [I cn|] C K，C1-Cn;3. 4)給定一個(gè)無(wú)環(huán)的體系結(jié)構(gòu)類型，若C1，…，Cn為附著于ΑΕΙ K的AEIs，則(^與K 相容，當(dāng)且僅當(dāng)[IKI ] CK, C1-Cn 11 s (κ ；κ, C1-cn) [ I Ci I ] ck，C1-cn B [ I κ I ] ck，C1-cn ；3. 5)給定一個(gè)體系結(jié)構(gòu)類型，設(shè)C1,…，Cn構(gòu)成一個(gè)AEI環(huán)，稱Ci和C1, ···,C「l，Ci+1，Cn 可互操作，當(dāng)且僅當(dāng)[IC1, -,Cj]C/(Act-{T1-S^i , -,Cn)) JlCiI]C Ci A …Cn;作為一種優(yōu)選方案，步驟3. 4)所述無(wú)環(huán)的體系本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于進(jìn)程代數(shù)的軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法，其特征在于包括以下步驟：?1）創(chuàng)建軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖；其中，方框表示為體系結(jié)構(gòu)元素實(shí)例AEIs，黑圈表示為局部交互，白框表示為體系結(jié)構(gòu)的交互，箭頭表示為附件；?2）在軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖基礎(chǔ)上，采用進(jìn)程代數(shù)作為形式化描述語(yǔ)言對(duì)各個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行定義；?3）對(duì)被定義的軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢查，驗(yàn)證檢查結(jié)果或進(jìn)行修改，得到軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于進(jìn)程代數(shù)的軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法，其特征在于包括以下步驟 1)創(chuàng)建軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖；其中，方框表示為體系結(jié)構(gòu)元素實(shí)例AEIs，黑圈表示為局部交互，白框表示為體系結(jié)構(gòu)的交互，箭頭表示為附件； 2)在軟件體系結(jié)構(gòu)的流圖基礎(chǔ)上，采用進(jìn)程代數(shù)作為形式化描述語(yǔ)言對(duì)各個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行定義； 3)對(duì)被定義的軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢查，驗(yàn)證檢查結(jié)果或進(jìn)行修改，得到軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)程代數(shù)的軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法，其特征在于步驟2)所述軟件體系結(jié)構(gòu)要素包括體系結(jié)構(gòu)類型的名字、體系結(jié)構(gòu)類型所基于的體系結(jié)構(gòu)元素類型AETs以及體系結(jié)構(gòu)類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其中， 所述每個(gè)AET通過名稱、行為、交互來定義；每個(gè)AET的所有實(shí)例AEIs的語(yǔ)義被定義為AET的行為，所述語(yǔ)義通過其AEIs根據(jù)具體附件相關(guān)的語(yǔ)義并行得到； 所述體系結(jié)構(gòu)類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由AEIs的集合、體系結(jié)構(gòu)層的交互集合以及每個(gè)AEIs交互之間的附件集合共同聲明；所述AEIs的交互至少有一個(gè)局部交互，每個(gè)局部交互被包括在至少一個(gè)附件中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于進(jìn)程代數(shù)的軟件體系結(jié)構(gòu)安全模型的建立方法，其特征在于步驟2)所述軟件體系結(jié)構(gòu)要素的定義具體如下 2.1)體系結(jié)構(gòu)元素類型的語(yǔ)義及其實(shí)例給定進(jìn)程代數(shù)描述語(yǔ)言寫的歸約，設(shè)C為一個(gè)帶行為E和交互集合I的AET，C的語(yǔ)義及其實(shí)例被定義為s [ I CI ] = E/ (Act- x -1)； 2. 2)給定一個(gè)體系結(jié)構(gòu)類型AjSC1,…，Cn為某些AEI，設(shè)變量i，j，k為I到n，然后對(duì)每個(gè)AEI Ci, Ia為其交互集!Aiq = ICi為聲明為體系結(jié)構(gòu)層的交互,LlCiAmCnGlC1-AlCi為其附著于C1,…，Cn的交互集的局部交互； 2. 3)交互集合是內(nèi)連接的一個(gè)C1,…，Cn的局部交互集合LI是內(nèi)連接的當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于LI交互的每個(gè)對(duì)(C1. a^Cj. a2),要么它們之間有一個(gè)附件鏈,要么有一個(gè)交互Ck. a3屬于LI，使得C1. B1和Ck. a3之間有附件，且Ck. a3連接到a2 ；LI是最大集； 2.4)一個(gè)映射動(dòng)作重命名函數(shù)集合形如屯(；^1. . . Cn LI Ci ^1. . . Cn-S (C1. . . Cn)以方式 WCi ^1. . . Cn Ca1) =^Cj ^1. . . Cn Ca2),當(dāng)且僅當(dāng) C1. B1 和 Cj. a2 同屬一個(gè)連通集； 2.5)兩種限制語(yǔ)義=Ci限制于C1,…，Cn的封閉式和開放式的交互語(yǔ)義定義為封閉式的交互語(yǔ)義[|C」]C C1. ..^[!^!!/(Act-lxl-LI Ci ^1. ..Cn) [^Ci ；Q...CJ，開放式的交互語(yǔ)義[|Ci|]0 C1. ..^[!^!!/(Act-lxl-ai Ci ^1. . . Cn U AlCi)) [^Ci ^1. . . CJ ； 2.6)組件集合的交互語(yǔ)義定義&，...，(；的封閉和開放語(yǔ)義 封閉語(yǔ)義[Ici, -,Cn|]C=[|C1|]C C1. ..Cn UCijC2,Cn) [Ic2Ilcc1. ..Cn ^(C1,C3 ^1. . . Cn) U s(C2，C3;(V..C...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓昊，楊捷，李金星，夏彬偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：