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软件可靠性与硬件可靠性分析及对比

摘要：介绍了可靠性的定义和基本概念，分析了软件可靠性和硬件可靠性的区别与联系，讨论了软件可靠性和硬件可靠性这两个领域中的一些基本研究及建模方法。

关键词：可靠性；软件；硬件；分析比较

中图分类号：tp311 文献标识码：a

文章编号：2095-1302(2012)02-0052-03

analysis and comparison of software reliability and

hardware reliability

zhang qi

(sino-german school for postgraduate studies, tongji

university, shanghai 200092, china)

abstract： the basic reliability definitions and concepts are introduced, the similarities and distinction between hardware and software reliability are analyzed, and a general discussion of these two fields as well as several basic

research ways and modeling techniques are discussed. keywords： reliability; software; hardware; analytic

comparison

0 引言

可靠性的定义是零件、部件、产品或系统在指定的时间内、指定的环境中，并在特定的条件下无失效执行其预定功能的概率。为了更好地理解这个定义，需要区分失效和故障两个概念。

失效(failure)是指系统或组件在规定条件下无法完成预定功能的事件。通常失效是由于发生了故障，从而无法继续为用户服务而导致的；故障(fault)是指系统中的缺陷，能够引发一次或多次失效。

本文主要阐述软件可靠性和硬件可靠性的不同特点，给出硬件可靠性和软件可靠性的概述及一些研究和建模的方法。

1 软件可靠性和硬件可靠性的比较

1.1 软件可靠性和硬件可靠性的区别

软件和硬件本质上的不同决定了它们具有不同的失效机制。硬件是一种物质产品，主要的失效原因是材料的老化；而软件是一种逻辑产品，失效的根本原因是设计错误，而设计错误又是与人为因素和设计过程密切相关的，因此难以从直观上分类、检测和纠正。正因为这样，软件可靠性相对来说更加难以预测。表1所列是与可靠性相关的硬件和软件属性的比较。

1.2 软件可靠性和硬件可靠性的相关性

软件和硬件产品的生产在很多方面是相似的，在整个设计和开发的过程中可以使用同样的管理方法。其次，当软件和硬件是统一系

统的不同组成部分时，它们的失效问题不能割裂开来考虑，因为它们之间存在着显著的相互作用。在这样的系统中，硬件子系统和软件子系统并不是完全相互独立的。此外，任何软件产品都需要在硬件平台上运行，而任何硬件产品的生产都包括软件的因素，如产品设计、自动控制程序等。从这个层面上来说，不存在绝对的软件或绝对的硬件。随着硬件和软件相互涉及程度的不断加深，区分硬件失效和软件失效也变得越来越困难。

2 硬件可靠性

2.1 失效率曲线

讨论可靠性时，一个典型的概念是失效率曲线(浴盆曲线)。如图1所示，按硬件失效的发生时间，硬件失效率曲线可分为三个不同阶段：早期、稳定期和损耗期。每一时期可能发生的失效分别是质

量失效、随机失效和损耗失效。

生命周期早期的失效是与过程有关的，比如在设备的生产过程中形成的一个潜在的缺陷在工作压力下会逐渐暴露出来。而随着时间的推移，存在生产缺陷的设备将先后失效。将这些设备移除或修复

后，失效率会逐渐降低。

当存在潜在缺陷的设备失效并全部被移除后，再发生的失效就是随机失效。在这一阶段，剩余的高品质设备将稳定工作，这时发生的失效通常可归结为由于偶尔的压力过大(如电源浪涌、软件错误)而随机发生的，失效率趋于常数。

软件可靠性与安全性分析、评估方法及建议

软件可靠性与安全性分析、评估方法及建议一、背景介绍随着产品技术的发展及数字化技术的应用，软件在产品中所占的比重越来越大，其规模和复杂性急剧增加，对产品的可靠性、安全性工作提出了严峻的考验。为保证软件可靠性，需要对软件进行可靠性测试和评估工作，从而尽早发现并改进软件中影响产品质量的缺陷，有效提高软件可靠性。为保障软件安全性，需要对软件进行安全性分析与验证工作。目前，随着GJB Z 161-2012 军用软件可靠性评估指南、GJB 900A-2012 装备安全性工作通用要求、GJB 102A-2012军用软件安全性设计指南、ARP4761与民用机载系统安全性评估流程及DO-178B/C机载系统合格审定过程中的软件考虑等标准的颁布实施，以及空军航定〔2012〕4号《航空军用软件定型测评进入条件评估准则》中明确提出关键软件在进入定型测评前必须具备《软件失效风险分析报告》；空军装型〔2010〕131号《空军重点型号软件工程化要求》中也明确提出在软件研制阶段中，必须要开展软件安全性分析与验证工作等规定。美国在70年代研制F/A-18飞机期间首次引入软件安全性技术。在研制F-22和F-35飞机时，则明确要求按照MIL-STD-882和DO-178B开展机载软件安全性工作。在民机领域，波音和空客均严格按照ARP-4761及DO-178B/C标准开展了软件安全性分析与验证，并作为适航审定的核心要素。在高铁、核工业、汽车、医疗等领域，同样要求按照IEC 61508、EN50128、IEC60880、IEC 61513、ISO 14971等标准，对构建高安全性软件做出严格规定。从上述可以看出，当前世界各国对于软件产品的可靠性评估、安全性分析验

可靠性、有效性、可维护性和安全性(RAMS)

1 目的为确保产品在使用寿命周期内的可靠性、有效性、可维护性和安全性（以下简称RAMS），建立执行可靠性分析的典型方法，更好地满足顾客要求，保证顾客满意，特制定本程序。 2 适用范围适用于本集团产品的设计、开发、试验、使用全过程RAMS的策划和控制。 3 定义 RAMS:可靠性、有效性、可维护性和安全性。 R——Reliability可靠性:产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性的概率度量亦称可靠度。 A——Availability有效性：是指产品在特定条件下能够令人满意地发挥功能的概率。 M——Maintainability可维护性：是指产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力。维修性的概率度量亦称维修度。 S——Safety安全性：是指保证产品能够可靠地完成其规定功能，同时保证操作和维护人员的人身安全。 FME(C)A：Failure Mode and Effect(Criticality)Analysis 故障模式和影响（危险）分析。 MTBF平均故障间隔时间：指可修复产品(部件)的连续发生故障的平均时间。 MTTR平均修复时间：指检修员修理和测试机组,使之恢复到正常服务中的平均故障维修时间。数据库：为解决特定的任务，以一定的组织方式存储在一起的相关的数据的集合。 4 职责 4.1 销售公司负责获取顾客RAMS要求并传递至相关部门；组织对顾客进行产品正确使用和维护的培训；负责产品交付后RAMS数据的收集和反馈。 4.2 技术研究院各技术职能部门负责确定RAMS目标，确定对所用元器件、材料、工艺的可靠性要求，进行可靠性分配和预测，负责建立RAMS数据库。 4.3 工程技术部负责确定能保证实现设计可靠性的工艺方法。 4.4 采购部负责将相关资料和外包（外协）配件的RAMS要求传递给供方，并督促供方实现这些要求。 4.5制造部负责严格按产品图样、工艺文件组织生产。 4.6动能保障部负责制定工装设备、计量测试设备的维修计划并实施，保证其处于完好状态。

系统可靠性设计与分析

可靠性设计与分析作业学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线（1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零件的可靠度会提升，增加可靠性。二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线（1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];

机械产品可靠性设计综述

机械产品可靠性设计综述一、可靠性设计的基本概念可靠性设计的定义：定义1：对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。定义2：为了满足产品的可靠性要求而进行的设计。可靠性设计即根据可靠性理论与方法确定产品零部件以及整机的结构方案和有关参数的过程。设计水平是保证产品可靠性的基础。可靠性设计是产品的一个重要的性能特征，产品质量的主要指标之一，是随产品所使用时间的延续而在不断变化的。可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用以保证产品应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现所要求的产品可靠性水平。可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。可靠性设计的一个重要内容是可靠性预测，即利用所得的资料预报一个零件、部件或系统实际可能达到的可性，预报这些零部件或系统在规定的条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。在产品设计的初期阶段，及时完成可靠性预测工作，可以了解产品各零部件之间可靠性的相互关系，找出提高产品可靠性的有效途径。二、可靠性设计的基本原理（1）选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件，尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。（2）结构简化，零件数削减。如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%，大大提高了可靠性。（3）考虑功能零件的可接近性，采用模块结构等以利于可维修性。（4）设置故障监测和诊断装置，保证零件部设计裕度（安全系数/降额）。（5）必要时采用功能并联、冗余技术。如日本的液压挖掘机等，采用双泵、双发动机的冗余设计。（6）失效安全设计（Failure Safe），系统某一部分即使发生故障，但使其限制在一定范围内，不致影响整个系统的功能。（7）安全寿命设计（Safe Life），保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车，转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。（8）加强连接部分的设计分析，例如选定合理的连接、止推方式。考虑防振，防冲击，对连接条件的确认。（9）可靠性确认试验，在没有现成数据和可用的经验时，这是唯一的手段。尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。主要通过试验确认。三、可靠性设计的基本方法为了使设计时能充分地预测和预防故障，把更多的失效经验设计到产品中，因而必须邦助设计人员掌握充分的故障情报资料和设计依据。采取以下措施：

可靠性软件评估报告

可靠性软件评估报告目前，关于可靠性分析方面的软件产品在市场上出现的越来越多，其中比较著名的有以下3种产品：英国的ISOGRAPH、广五所的CARMES和美国Relex。总体上来说，这些可靠性软件都是基于相同的标准，因此它们的基本功能也都十分类似，那么如何才能分辨出它们之间谁优谁劣呢？根据可靠性软件的特点和我厂的实际情况，我认为应主要从软件的稳定性、易用性和工程实用性三个方面进行考虑，现从这几个方面对上述软件进行一个简单的论证，具体内容如下。稳定性要衡量一个可靠性软件的好坏，首先是要看该软件的运行是否稳定。对一个可靠性软件来说，产品的稳定性十分重要。一个没有经过充分测试、自身的兼容性不好、软件BUG很多、经常死机的软件，用户肯定是不能接受的。当然，评价一个可靠性分析软件是否具有良好的稳定性，其最好的证明就是该产品的用户量和发展历史。 ISOGRAPH可靠性分析软件已将近有20年的发展历史，目前全球已有7000多个用户，遍布航空、航天、铁路、电子、国防、能源、通讯、石油化工、汽车等众多行业以及多所大学，其产品的每一个模块都已经过了isograph的工程师和广大用户的充分测试，因而其产品的稳定性是毋庸置疑的。而广五所的CARMES和美国Relex软件相对来说，其用户量比较少，而且其产品的每一个模块的发布时间都比isograph软件的相应模块晚得多，特别是一些十分重要的模块。例如，isograph的故障树和事件树分析模块FaultTree+是一个非常成熟的产品，它的发展历史已经有15年了。Markov模块和Weibull模块也具有多年的发展历史，这些模块目前已经拥有一个十分广泛的用户群，它们已经被Isograph的工程师和大量的客户广泛的测试过，产品的稳定性值得用户信赖。而Relex的故障树和事件树相对比较新，它大约在2000年被发布，而Markov模块和Weibull模块2002年才刚刚发布，这些模块还没有经过大量用户的实际使用测试，其功能的稳定性和工程实用性还有待于时间的考验。广五所的CARMES软件的相应模块的发布时间就更晚了，有些甚至还没有开发出来，而且其用户主要集中在国内，并没有经过国际社会的广泛认可。易用性对一个可靠性分析软件产品来说，其界面是否友好，使用是否方便也十分重要，这关系到工程师能否在短时间内熟悉该软件并马上投入实际工作使用，能否充分发挥其作用等一系列问题。一个学习十分困难、使用很不方便的软件，即使其功能十分强大，用户也不愿使用。 ISOGRAPH软件可以独立运行在Microsoft Windows 95/98/Me/2000/NT/XP平台及其网络环境，软件采用大家非常熟悉的Microsoft产品的特点，界面友好，十分容易学习和使用。该软件提供了多种编辑工具和图形交互工具，便于用户在不同的模块间随时察看数据和进行分析。你可以使用剪切、复制、粘贴等工具，或者直接用鼠标“托放”来快速的创建各种分析项目，你还可以将标准数据库文件，如Microsoft Access数据库、Excel电子表格以及各种格式的文本文件作为输入直接导入到isograph软件中，使项目的建立变得非常简单。另外，Isograph 各软件工具都提供了功能强大的图形、图表和报告生成器，可以用来生成符合专业设计要求的报告、图形和表格，并可直接应用到设计分析报告结果中。 ISOGRAPH软件的一个显著特性就是将各软件工具的功能、设计分析信息、分析流程等有机地集成在一起，其全部的分析模块可以在同一个集成界面下运行，这既可以保证用户分析项目的完整性，还可以使用户在不同的模块间共享所有的信息，不同模块间的数据可以实时链接，而且还可以相互转化。例如，你可以在预计模块和FMECA模块之间建立数据链接，当你修改预计模块中的数据时，FMECA模块中对应的数据会自动修改，这既可以节省

几种常见软件可靠性测试方法综述及应用对比(精)

几种常见软件可靠性测试方法综述及应用对比上海交通大学陈晓芳 [摘要]软件可靠性测试是软件可靠性工程的一项重要工作内容,是满足软件可靠性要求、评价软件可靠性水平及验证软件产品是否达到可靠性要求的重要途径。本文探讨、研究了软件可靠性测试的基本概念,分析、对比了几种软件可靠性测试主要方法的优缺点。 [关键词]软件可靠性软件可靠性测试软件测试方法引言软件可靠性工程是指为了满足软件的可靠性要求而进行的一系列设计、分析、测试等工作。其中确定软件可靠性要求是软件可靠性工程中要解决的首要问题,软件可靠性测试是在软件生存周期的系统测试阶段提高软件可靠性水平的有效途径。各种测试方法、测试技术都能发现导致软件失效的软件中残存的缺陷,排除这些缺陷后,一般来讲一定会实现软件可靠性的增长,但是排除这些缺陷对可靠性的提高的作用却是不一样的。其中,软件可靠性测试能最有效地发现对可靠性影响大的缺陷,因此可以有效地提高软件的可靠性水平。软件可靠性测试也是评估软件可靠性水平,验证软件产品是否达到软件可靠性要求的重要且有效的途径。一、软件可靠性测试概念 “测试”一般是指“为了发现程序中的错误而执行程序的过程”。但是在不同的开发阶段、对于不同的人员,测试的意义、目的及其采用的方法是有差别的。在软件开发的测试阶段,测试的主要目的是开发人员通过运行程序来发现程序中存在的缺陷、错误。而在产品交付、验收阶段,测试主要用来验证软件产品是否达到用户的要求。或者说,对于开发人员,测试是发现缺陷的一种途径、手段,而对于用户,测试则是验收产品的一种手段。

二、软件测试方法软件测试方法有以下几个主要概念:白盒测试、黑盒测试、灰盒测试。白盒测试(W h ite-box testing或glass-box testing是通过程序的源代码进行测试而不使用用户界面。这种类型的测试需要从代码句法发现内部代码在算法,溢出,路径,条件等等中的缺点或者错误,进而加以修正。黑盒测试(B lack-box testing是通过使用整个软件或某种软件功能来严格地测试,而并没有通过检查程序的源代码或者很清楚地了解该软件或某种软件功能的源代码程序具体是怎样设计的。测试人员通过输入他们的数据然后看输出的结果从而了解软件怎样工作。通常测试人员在进行测试时不仅使用肯定出正确结果的输入数据,而且还会使用有挑战性的输入数据以及可能结果会出错的输入数据以便了解软件怎样处理各种类型的数据。灰盒测试(Gray-box testing就像黑盒测试一样是通过用户界面测试,但是测试人员已经有所了解该软件或某种软件功能的源代码程序具体是怎样设计的,甚至于还读过部分源代码,因此测试人员可以有的放矢地进行某种确定的条件或功能的测试。这样做的意义在于:如果你知道产品内部的设计和透过用户界面对产品有深入了解,你就能够更有效和深入地从用户界面来测试它的各项性能。 1、白盒测试白盒测试又称结构测试,透明盒测试、逻辑驱动测试或基于代码的测试。白盒测试是一种测试用例设计方法,盒子指的是被测试的软件,白盒指的是盒子是可视的,你清楚盒子内部的东西以及里面是如何运作的。白盒的测试用例需要做到: (1保证一个模块中的所有独立路径至少被使用一次; (2对所有逻辑值均需测试true和false;

软件可靠性技术发展与趋势分析

软件可靠性技术发展及趋势分析 1引言 1)概念软件可靠性指软件在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。安全性是指避免危险条件发生，保证己方人员、设施、财产、环境等免于遭受灾难事故或重大损失。安全性指的是系统安全性。一个单独的软件本身并不存在安全性问题。只有当软件与硬件相互作用可能导致人员的生命危险、或系统崩溃、或造成不可接受的资源损失时，才涉及到软件安全性问题。由于操作人员的错误、硬件故障、接口问题、软件错误或系统设计缺陷等很多原因都可能影响系统整体功能的执行，导致系统进入危险的状态，故系统安全性工作自顶至下涉及到系统的各个层次和各个环节，而软件安全性工作是系统安全性工作中的关键环节之一。因此，软件可靠性技术解决的是如何减少软件失效的问题，而软件安全性解决的是如何避免或减少与软件相关的危险条件的发生。二者涉及的范畴有交又，但不完全相同。软件产生失效的前提是软件存在设计缺陷，但只有外部输入导致软件执行到有缺陷的路径时才会产生失效。因此，软件可靠性关注全部与软件失效相关的设计缺陷，以及导致缺陷发生的外部条件。由于只有部分软件失效可能导致系统进

入危险状态，故软件安全性只关注可能导致危险条件发生的失效。以及与该类失效相关的设计缺陷和外部输入条件。硬件的失效，操作人员的错误等也可能影响软件的正常运行，从而导致系统进入危险的状态，因此软件安全性设计时必须对这种危险情况进行分析，井在设计时加以考虑。而软件可靠性仅针对系统要求和约束进行设计，考虑常规的容错需求，井不需要进行专门的危险分析。在复杂的系统运行条件下，有时软件、硬件均未失效，但软硬件的交互作用在某种特殊条件下仍会导致系统进入危险的状态，这种情况是软件安全性设计考虑的重点之一，但软件可靠性并不考虑这类情况。2）技术发展背景计算机应用范围快速扩展导致研制系统的复杂性越来越高。软硬件密切耦合，且软件的规模，复杂度及其在整个系统中的功能比重急剧上升，由最初的20%左右激增到80%以上。伴随着硬件可靠性的提高，软件的可靠性与安全性问题日益突出。在军事、航空航天、医疗等领域，核心控制软件的失效可能造成巨大的损失甚至威胁人的生命。1985年6月至1987年1月，Therac-25治疗机发生6起超大剂量辐射事故，其中3起导致病人死亡。1991年海湾战争。爱国者导弹在拦截飞毛腿导弹中几次拦截失败，其直接原因为软件系统未能及时消除计时累计误差。1996年阿里亚娜5型运载火箭由于控制软件数据转换溢出起飞40秒后爆炸，造成经济损

维修性设计与分析

可靠性设计准则可靠性设计准则是设计人员在长期的设计实践中积累起来的、能提高产品可靠性的行之有效的经验和方法，并归纳、总结形成具有普遍适用价值的设计原则。它是设计人员进行产品设计时必须遵循的准则，以避免重复发生过去已发生过的故障或设计缺陷。可靠性设计准则一般是针对某个具体产品制定的。但也可以将产品的可靠性设计准则的共性部分上升为某类产品的可靠性设计准则。如：HB7251-95《直升机可靠性设计准则》、HB7232-95《军用飞机可靠性设计准则》、GJB2635-96《军用飞机腐蚀防护设计和控制要求》等。维修性设计与分析 1.维修性模型的建立维修性模型用来表达系统与各单元维修性的关系，维修性参数与各种设计及保障要素参数之间的关系，供维修性分配、预计及评定用。建立维修性模型的一般程序可如图1所示。首先明确分析的目的和要求，对分析对象进行描述，找出对欲分析参数有影响的因素，并确定其参数。然后建立数学模型，通过收集数据和参数估计，不断对模型进行修改完善。图1 建立维修性模型的一般程序 2.维修性分配维修性分配是为了把产品的维修性定量要求按给定准则分配给各组成单元而进行的工作。（1）维修性分配的一般程序 1）进行系统维修职能分析，确定每一个维修级别需要行使的维修保障的职能和流程。 2）进行系统功能层次分析，确定系统各组成部分的维修措施和要素。

3）确定系统各组成部分的维修频率。 4）将系统维修性指标分配到各单元，研究分配方案的可行性，进行综合权衡。（2）维修性分配方法常用方法见表1。表1 维修性分配的常用方法 3.维修性预计维修性预计是为了估计产品在给定工作条件下的维修性而进行的工作。它的目的是预先估计产品的维修性参数，了解其是否满足规定的维修性指标，以便对维修性工作实施监控。（1）维修性预计的一般程序 1）收集资料。首先要收集并熟悉所预计产品设计资料和可靠性数据。还要收集有关维修与保障方案及其尽可能细化的资料。 2）系统的职能与功能层次分析。 3）确定产品设计特征与维修性参数的关系。 4）预计维修性参数值。利用各种预计模型，估算各单元和系统的维修性参数值。（2）维修性预计方法维修性预计的方法有多种，常用的维修性预计方法要点见表2。表2 常用的维修性预计方法（3）工程应用中注意事项 1）预计的组织实施。低层次产品的维修性估计与产品设计过程结合紧密，通常由设计人员进行。系统、设备的正式维修性预计，涉及面宽且专业性强，应由维修性专业人员进行。 2）预计的方法和模型的选用。要根据产品的类型、所要预计的参数、研制阶段等因素，选择适用的方法。同时，对各种方法提供的模型进行考察，分析其适用性，可作局部修正。

软件可靠性工程范文

软件可靠性工程 1.软件可靠性定义 1.1.广义是指一切旨在避免、减少、处理、度量软件故障（错误、缺陷、失效）的分析、设计、测试等方法、技术和实践活动。于是有诸多相关术语，如软件可靠性度量、软件可靠性设计、软件可靠性建模、软件可靠性测试、软件可靠性管理等。 1.2.狭义指软件无失效运行的定量度量，尤其是那些面向用户的定量度量。主要有： ?软件可靠度：表示软件在规定的运行环境中和规定的运行时间内无失效运行的机会。软件无失效运行的机会多以概率度量，但也可以模糊数学中的可能性加以度量，有时也在数据域上将软件可靠度表示为软件成功执行一个回合的概率。 ?软件失效强度：其物理解释是单位时间内软件发生失效的机会。在概率范畴内，它与软件可靠度有明确的数学关系（R(t)＝1－F(t)，R(t)为可靠度，F(t)为失效强度）。 ?软件平均失效时间（MTTF）：表示软件投入运行到出现一个新失效的时间。上述度量与硬件可靠性中的相应概念本质上是一致的。 “失效”是指程序的功能在某方面没有达到用户的需求。“没有像用户需求的那样工作”是一个很广的定义。因此，可靠性结合了与程序执行相关联的所有属性。例如，它包括正确性、安全性和可使用性的操作方面，以及对用户的友好性。请注意，安全性实际上是软件可靠性的一个特殊子类。可靠性不包括可移植性、可修改性或文档的可理解性。

可靠性是面向用户的而不是面向开发人员的。可靠性与操作有关，而不是与程序的设计有关，因此可靠性是动态的，而不是静态的。可靠性考虑问题出现的频率，直接与操作经验和在经验中错误的影响相关。因此，可以很容易地将可靠性与成本联系起来。可靠性很适合检查发展趋势的重要性、设定目标和预测什么时候可以达到目标。可靠性使人们可以使用同样的术语对硬件和软件的系统可靠性进行分析，而在真实系统中硬件和软件都同时存在。所以，可靠性度量比错误度量要有用得多。 2.软件可靠性工程的研究范围软件可靠性工程涉及以下四方面活动和有关技术： 2.1.软件可靠性分析进行软件可靠性的需求分析、指标分配、故障树分析、失效模式和影响分析、软件开发过程中有关软件可靠性的的特性分析、……等。 2.2.软件可靠性设计和实现进行防错设计、容错设计、检错设计、纠错设计、故障恢复设计、软件可靠性增长、……等。 2.3.软件可靠性测量、测试和评估在软件生存周期各阶段进行有关软件可靠性设计、制造和管理方面的属性测量，进行基于软件运行剖面的测试用例随机输入的软件测试、软件可靠性预计、软件可靠性估计、软件可靠性验证、……等。 2.4.软件可靠性管理确定影响软件可靠性的因素，制定必要的设计和实现准则以及对软件开发各阶段软件可

对软件可靠性测试的认识

一、对软件可靠性测试的认识 1.有关术语 (1)软件可靠性在规定条件下,在规定时间内,软件不引起系统失效的概率。该概率是系统输入和系统使用的函数,也是软件中存在故障的函数,系统输入将确定是否会遇到存在的故障。 (2)软件可靠性估计应用统计技术处理在系统测试和运行期间采集、观察到的失效数据,以评估该软件的可靠性。 (3)软件可靠性测试在有使用代表性的环境中,为进行软件可靠性估计对该软件进行的功能测试。需要说明的是,"使用代表性"指的是在统计意义下该环境能反映出软件的使用环境特性。 2.软件可靠性测试的目的软件可靠性测试的主要目的有: (1)通过在有使用代表性的环境中执行软件,以证实软件需求是否正确实现。 (2)为进行软件可靠性估计采集准确的数据。估计软件可靠性一般可分为四个步骤,即数据采集、模型选择、模型拟合以及软件可靠性评估。可以认为,数据采集是整个软件可靠性估计工作的基础,数据的准确与否关系到软件可靠性评估的准确度。 (3)通过软件可靠性测试找出所有对软件可靠性影响较大的错误。 3.软件可靠性测试的特点软件可靠性测试不同于硬件可靠性测试,这主要是因为二者失效的原因不同。硬件失效一般是由于元器件的老化引起的,因此硬件可靠性测试强调随机选取多个相同的产品,统计它们的正常运行时间。正常运行的平均时间越长,则硬件就越可靠。软件失效是由设计缺陷造成的,软件的输入决定是否会遇到软件内部存在的故障。因此,使用同样一组输入反复测试软件并记录其失效数据是没有意义的。在软件没有改动的情况下,这种数据只是首次记录的不断重复,不能用来估计软件可靠性。软件可靠性测试强调按实际使用的概率分布随机选择输入,并强调测试需求的覆盖面。软件可靠性测试也不同于一般的软件功能测试。相比之下,软件可靠性测试更强调测试输入与典型使用环境输入统计特性的一致,强调对功能、输入、数据域及其相关概率的先期识别。测试实例的采样策略也不同,软件可靠性测试必须按照使用的概率分布随机地选择测试实例,这样才能得到比较准确的可靠性估计,也有利于找出对软件可靠性影响较大的故障。此外,软件可靠性测试过程中还要求比较准确地记录软件的运行时间,它的输入覆盖一般也要大于普通软件功能测试的要求。对一些特殊的软件,如容错软件、实时嵌入式软件等,进行软件可靠性测试时需要有多种测试环境。这是因为在使用环境下常常很难在软件中植入错误,以进行针对性的测试。 4.软件可靠性测试的效果软件可靠性测试是软件可靠性保证过程中非常关键的一步。经过软件可靠性测试的软件并不能保证该软件中残存的错误数最小,但可以保证该软件的可靠性达到较高的要求。从工程的角度来看,一个软件的可靠性高不仅意味着该软件的失效率低,而且意味着一旦该软件失效,由此所造成的危害也小。一个大型的工程软件没有错误是不可能的,至少理论上还不能证明一个大型的工程软件能没有错误。因此,保证软件可靠性的关键不是确保软件没有错误,而是要确保软件的关键部分没有错误。更确切地说,是要确保软件中没有对可靠性影响较大的错误。这正是软件可靠性测试的目的之一。软件可靠性测试的侧重点不同于一般的软件功能测试,其测试实例设计的出发点是寻找对可靠性影响较大的故障。因此,要达到同样的可靠性要求,可靠性测试比一般的功能测试更有效,所花的时间也更少。另外,软件可靠性测试的环境是具有使用代表性的环境,这样,所获得的测试数据与软件的实际运行数据比较接近,可用于软件可靠性估计。总之,软件可靠性测试比一般的功能测试更加经济和有效,它可以代替一般的功能测试,而一般的软件功能测试却不能代替软件可靠性测试,而且一般功能测试所得到的测试数据也不宜用于软件可靠性估计。二、软件可靠性测试中需注意的问题软件可靠性测试一般可分为四个阶段:制定测试方案,制定测试计划,进行测试并记录测试结果,编写测试

软件可靠性和安全性设计指南

软件可靠性和安全性设计指南 1 范围 1 .1主题内容 [此处加入主题内容] 1 .2适用范围 [此处加入适用范围] 2 引用标准 GBxxxx 信息处理——数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定。 GB/Txxx 软件工程术语 GB/Txxxxxx 计算机软件质量保证计划规范 GB/T xxxxx 计算机软件配置管理计划规范 GB/T xxxxx 信息处理——程序构造及其表示的约定 GJBxxxx 系统安全性通用大纲 GJBxxxxx 系统电磁兼容性要求 GBxxxx 电能质量标准大纲 GBxxxxx 电能质量标准术语 3 定义 [此处加入定义] 3 .1失效容限 [此处加入失效容限] 3 .2扇入 [此处加入扇入] 3 .3扇出 [此处加入扇出] 3 .4安全关键信息 [此处加入安全关键信息] 3 .5安全关键功能 [此处加入安全关键功能]

3 .6软件安全性 [此处加入软件安全性] 4 设计准则和要求 4 .1对计算机应用系统设计的有关要求 4 .1.1 硬件软件功能的分配原则 [此处加入硬件软件功能的分配原则] 4 .1.2 硬件软件可靠性指标的分配原则[此处加入硬件软件可靠性指标的分配原则] 4 .1.3 容错设计 [此处加入容错设计] 4 .1.4 安全关键功能的人工确认 [此处加入安全关键功能的人工确认] 4 .1. 5 设计安全性内核 [此处加入设计安全性内核] 4 .1.6 记录系统故障 [此处加入记录系统故障] 4 .1.7 禁止回避检测出的不安全状态[此处加入禁止回避检测出的不安全状态] 4 .1.8 安全性关键软件的标识原则 [此处加入安全性关键软件的标识原则] 4 .1.9 分离安全关键功能 [此处加入分离安全关键功能] 4 .2对硬件设计的有关要求 [此处加入对硬件设计的有关要求] 4 .3软件需求分析 4 .3.1 一般要求 [此处加入一般要求] 4 .3.2 功能需求 [此处加入功能需求] 4.3.2.1输入 [此处加入输入] 4.3.2.2处理 [此处加入处理] 4.3.2.3输出 [此处加入输出]

可靠性试验分析及设计

ji 第四章(44) 可靠性试验与设计四、最小二乘法用图估法在概率纸上描出[],()i i t F t 点后,凭目视作分布检验判别所作的回归直线往往因人而异，因此最好再通过数值计算求出精确的分布检验结论和求出数学拟合的回归直线。通常用相关系数作分布检验，用最小二乘法求回归直线。相关系数由下式求得： ()() n i i X X Y Y γ--= ∑ 其中X,Y 是回归直线的横坐标和纵坐标，它随分布的不同而不同。下表是不同分布的坐标转换只有相关系数γ 大于临界值0γ时，才能判定所假设的分布成立。0γ临界系数可查相应的临界相关系数表，如给定显著水平0.05α=，n=10,可查表得00.576γ=。若计算的0γγ，则假设的分布成立。如果回归的线性方程为 Y mX B =- 则由最小二乘法得到系数为

1 1 111 221 1??1?1 ()n n i i i i n n n i i i i i i i n n i i i i Y m X B N X Y X Y N m X X N =======-+=-=-∑∑∑∑∑∑∑ 代入上表中的不同的分布，就可以得到相应分布的参数估计值。五、最好线性无偏估计与简单线性无偏估计 1、无偏估计不同子样有不同的参数估计值?q ，希望?q 在真值q 附近徘徊。若?()E q q =，则?q 为q 的无偏估计。如平均寿命的估计为?i t n q =? ，是否为无偏估计？ Q 1 [] ?()[]n i i i i t E t E E n n n q q q === = =? 邋 \ ?q 为q 的无偏估计 2、最好无偏估计定义若?k q 的方差比其它无偏估计量的方差都小，即?()min ()k k D D q q =，则?k q 为最好无偏估计。 3、线性估计定义若估计量?q 是子样的一个线性函数，即1 ?n i i i a q ==C ? ，则称?q 为线性估计。 4、最好线性无偏估计当子样数25n ￡时，通过变换具有()F m s C -形式的寿命分布函数，其,m s 的最好线性无偏估计为： 1 ?(,,)r j i D n r j X m ==? ?(,,)j C n r j X s =? 其中(,,),(,,)D n r j C n r j 分别为,m s 的无偏估计，有了,,n r j 后，可有专门表格查无偏系数(,,),(,,)D n r j C n r j 。

软件可靠性的评价准则

软件可靠性的评价准则迄今为止,尚无一个软件可靠性模型对软件的不同特性和不同使用环境都有效。已公开发表的100余种软件可靠性模型,表达形式不同,适应性各异,与实际的软件开发过程有较大差异。而且,新模型还在不断发表。因此,在进行软件可靠性预计、分析、分配、评价和设计之前,对软件可靠性模型进行评价及选择与软件项目相符或相近的模型非常重要。通过建立有效的评价准则,在考虑它们与各种软件的关系的基础上,对拟评价的可靠性模型就有效性、适应性和模型能力等进行评价,判定它们的价值,比较它们的优劣,然后选择有效的软件可靠性模型。另一方面,在可接受的模型之间无法做出明确的选择时,可根据模型的使用环境等,在模型评价准则的基础上,进行模型择优。当然,软件可靠性模型的评价不仅依赖于模型的应用,还依赖于理论的支持和丰富的、高质量可靠性数据的支持。软件可靠性模型的评价最早始于1984年Iannino、Musa、Okumoto和Littlewood所提出的原则。根据这一原则,结合后人的工作,形成了基本的软件可靠性评价准则集。它们是软件可靠性模型比较、选择和应用的基础。准则一:模型预测有效软件可靠性模型最重要的评价指标是模型预测的有效性。它根据软件现在和过去的故障行为,用模型预测软件将来的故障行为和可靠性水平。它主要通过能有效描述软件故障随机过程特性的故障数方式对模型进行描述与评价。基于软件故障时间特性的随机过程也是一种常用的方法,而且这两种方法相互重叠。要确定软件可靠性模型预测的有效性,首先要比较模型预测质量。这种比较通常通过相对误差法、偏值、U图法、Y图法、趋势法等方法进行。故障数度量是一种在工程上被广泛应用的方法。此外,还可以通过比较不同数据集合所做出的中位线图形来评价模型预测的有效性。如果一个模型产生的曲线最接近于0,则该模型是最优的。而且,这种有效性测定方法有效地克服了规范化图形评价与具体软件项目之间的联系,保证了它的独立性。用给定可靠性数据对软件可靠性模型进行比较时,必须考察拟合模型与观察数据的一致性和符合性。当然,根据拟合模型进行采样,是否可以获得足够的观察数据非常重要。拟合优度检验是一种系统地表达并证明观察数据和拟合模型之间全局符合性的方法,使用最广泛的是x2检验。 1.准确性软件可靠性模型预测的准确性可用前序似然函数来测定。设观察到的失效数据对应于软件相继失效之间的时间序列t1,t2,..,ti-1,并用这些数据来预测软件在未来可能的Ti,即希望得到Ti的真实概率密度函数Fi(t)的最优估计值。假设以t1,t2,...,ti-1为基础预测Ti的分布Fi(t)的概率密度函数 @@42D11000.GIF;表达式1@@ 对Ti+1,Ti+2,...,Ti+n的这种向前一步预测,即进行了n+1次预测之后的前序似然函数为 @@42D11001.GIF;表达式2@@ 由于这种度量常常接近于0,所以常用其自然对数进行比较。假定比较的两个软件可靠性模型分别为A和B,则对它们进行n次预测之后的前序似然比为 @@42D11002.GIF;表达式3@@

软件可靠性设计与分析

软件可靠性分析与设计软件可靠性分析与设计软件可靠性分析与设计的原因?软件在使用中发生失效(不可靠会导致任务的失败,甚至导致灾难性的后果。因此,应在软件设计过程中,对可能发生的失效进行分析,采取必要的措施避免将引起失效的缺陷引入软件,为失效纠正措施的制定提供依据,同时为避免类似问题的发生提供借鉴。 ?这些工作将会大大提高使用中软件的可靠性,减少由于软件失效带来的各种损失。 Myers 设计原则 Myers 专家提出了在可靠性设计中必须遵循的两个原则: ?控制程序的复杂程度

–使系统中的各个模块具有最大的独立性 –使程序具有合理的层次结构 –当模块或单元之间的相互作用无法避免时,务必使其联系尽量简单, 以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应 ?是与用户保持紧密联系软件可靠性设计 ?软件可靠性设计的实质是在常规的软件设计中,应用各种必须的方法和技术,使程序设计在兼顾用户的各种需求时, 全面满足软件的可靠性要求。 ?软件的可靠性设计应和软件的常规设计紧密地结合,贯穿于常规设计过程的始终。?这里所指的设计是广义的设计, 它包括了从需求分析开始, 直至实现的全过程。软件可靠性设计的四种类型

软件避错设计 ?避错设计是使软件产品在设计过程中,不发生错误或少发生错误的一种设计方法。的设计原则是控制和减少程序的复杂性。 ?体现了以预防为主的思想,软件可靠性设计的首要方法 ?各个阶段都要进行避错 ?从开发方法、工具等多处着手 –避免需求错误 ?深入研究用户的需求(用户申明的和未申明的 ?用户早期介入, 如采用原型技术 –选择好的开发方法

?结构化方法:包括分析、设计、实现 ?面向对象的方法:包括分析、设计、实现 ?基于部件的开发方法(COMPONENT BASED ?快速原型法软件避错设计准则 ? (1模块化与模块独立 –假设函数C(X定义了问题X 的复杂性, 函数E(X定义了求解问题X 需要花费的工作量(按时间计,对于问题P1和问题P2, 如果C(P1>C(P2,则有 E(P1> E(P2。 –人类求解问题的实践同时又揭示了另一个有趣的性质:(P1+P2>C(P1 +C(P2 –由上面三个式子可得:E(P1+ P2> E(P1+E(P2?这个结论导致所谓的“分治法” ----将一个复杂问题分割成若干个可管理的小问题后更易于求解,模块化正是以此为据。 ?模块的独立程序可以由两个定性标准度量,这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖的紧密程度。内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。软件避错设计准则 ? (2抽象和逐步求精 –抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节 ?举例

可靠性分析软件大PK

可靠性分析软件对比 ——Reliasoft和JMP 最近，有业界同行问我可靠性分析软件哪家强。回答了几次之后，发现这里面涉及的内容还挺多、挺复杂的。我估计很可能有更多的人有这样的疑惑，就把当初我公司选型购买时的决策过程整理了一下，结合本人的工作经验和这两年网上公开的资料，进行了相对全面的对比，供有需要的朋友参考。市面上号称能够做可靠性分析的软件其实多多少少有一些，但是就功能全面、强大而言，我认为Reliasoft和JMP 软件应该算是当仁不让的领导者了：比较一：软件架构。 JMP是一款综合性的数据分析软件平台，来自全球统计分析领导者SAS，功能强大、先进。而本文要重点讨论的可靠性只是JMP的一部分。在可靠性方面，它整合了所有的可靠性分析功能，但是并没有拆分成零散的模块。而Reliasoft完全不同，它是按可靠性功能的不同，分不同的软件模块授权安装和使用的。我把常用的可靠性分析功能在这两种软件中的对应菜单/模块名称整理成下表，供大家参考。到底哪种架构好呢？目前为止，可能不同的人会有不同的偏好，很难统一。不过，等一会儿看到价格的比较，大家就比较容易形成一致的想法了。比较二：可靠性分析功能。相信这是很多技术控关心的话题，但这实在是个庞大的工程，如果按每一个小项逐一比较的话，估计都可以写两篇毕业论文了。所以，我还是着眼大局，用两幅大图让大家快速了解两种软件的整体差异。第一张图显示的是Reliasoft所有的可靠性功能模块介绍，第二张图显示的是JMP的可靠性分析菜单项介绍（不包括可靠性实验设计部分）。是不是很难判断谁强谁弱？实际上也是如此，两者在可靠性分析领域各有所长。例如：Reliasoft在“系统可靠性”方面还整合了故障树分析FTA技术，而JMP没有。但同时，我也可以找出反例，JMP能够计算和显示系统的Remaining Life CDF和Remaining Life BCI，而Reliasoft不行。所以，我只能说它们在纯粹的可靠性分析方面平分秋色。不过从我的使用体验来看，必须赞一下JMP 的可靠性模型展示功能。它有一个工具，叫“预测刻画器”，能够动态地、交互式地预测产品寿命或失效概率。记得上次开会时，我用这个功能做Presentation，大老板看了很开心，还当场表扬我们部门的工作了。

需求分析与软件可靠性保证

需求分析与软件可靠性保证摘要：通过对软件测试过程中产生的数据进行分析，对照软件设计过程中需求分析中的错误或缺陷，对有关可靠性指标进行反复度量，明确软件错误的分布以减少其对软件需求分析可靠性的影响，进而对相关的错误或缺陷进行控制。关键词：需求分析；测试；可靠性评估；模型 requirements analysis and software reliability assurance pang hongbiao (information central of china north industries group corp,beijing100089,china) abstract:the data generated by the software testing process analysis,control errors or defects in the software design process needs analysis,repeated measure of the reliability index of explicit software error distribution in order to reduce the reliability of the software requirements analysis impact,and thus control the errors or defects. keywords:needs analysis;test;reliability;model 需求分析是使用技术手段分析识别软件面向客户的实际需要，并且通过特性的系统描述待开发软件需要实现的功能和解决的问题，以此定义软件所有的操作指令和特征，并最终形成软件的使用说明。因此需求分析在软件设计计划的基础之上，从最先客户的原始

企业网络安全风险分析及可靠性设计与实现研究

企业网络安全风险分析及可靠性设计与实现研究摘要：现今，伴随信息、通信技术的完善，网络攻击技术的革新，网络安全问题日益显现。网络安全的管控，可以从侧面反映网络的安全状态，确保企业的网络安全。网络的安全性，关系企业的长远发展问题，同时也会间接影响社会的发展，作为企业的管理者我们应确保企业网络的安全，进而提高企业的经济效益。因此，本文就从网络安全风险分析、网络可靠性设计、企业网络安全的实现几方面进行一定的探讨，期望可以为企业的正常运行提供一定的帮助。关键词：企业；网络风险分析；可靠性设计与实现现今，伴随信息、通信技术的完善，计算机网络中信息与数据的汇聚，都给人们的生活带来了极大的便捷性。经由网络系统，不仅提高了企业信息保存、传输的速度；提高了市场的反映速度；还带动了企业业务的新发展。企业内部中的网络信息，在现实运用中都实现了资源共享[1]。但是，在资源共享的前提下，就存在企业内部机密的安全性问题，尤其是现今的网络安全问题频发，我们更应提高对于企业的网络安全问题的关注度。因此，本文就对企业网络安全进行一定的探讨，期望可以对企业的正常运行提供有效帮助。 1网络安全风险分析 1.1安全威胁的分类网络安全威胁，具体就是指潜在的、会对企业资产形成损失的安全问题。导致安全威胁的因素诸多，具体分类为：恶意攻击；系统软件问题；自然灾害；人为因素等[2]。

1.2网络系统安全影响因素[3] 1.2.1缺乏完善的管理体系完善的网络管理体系，不单需要投入大量的网络设备，同时也要求有技术的支持。网络安全建设，其主要因素还应建立规范的网络安全管理机制。在任何企业，为了有效的保证网络的安全性，都应注重管理与技术的结合。在企业中，应注重员工的安全教育，同时管理者应依据现实状况，不断的完善企业的管理制度。 1.2.2缺乏网络安全知识企业中的员工，其安全防范意识欠缺，对于网络安全知识认识较少，常会因个人信息的丢失，导致公司机密文件的泄漏。企业的网络安全，关系到企业的长远发展策略，因此公司应增强员工的安全知识教育，从根本上确保公司的网络安全。首先，企业员工在获取资源时，应该警惕病毒的侵入，防患于未然。其次，企业员工应该对于网络程序的安全性，有自己的初步判断能力，同时安装防病毒软件，并定时进行更新。第三，企业员工中对于文件的管理，应该注重文件的安全问题，应由员工自己管理文件，并设置权限。 1.2.3网络拥塞网络拥塞，具体讲就是指当用户对网络资源的需求量，超过了网络固有容量的时候，出现的一种网络过载的状况[4]。企业员工的访问时间；交换机与路由器的端口传输速率等，都是造成网络拥塞的原因。当企业中出现网络拥塞的情况，就会出现数据不能进行转发，进而影响正常的网络运转工作，因此，企业在网络管理中，应依据这一情况制定合理的规划。 1.2.4系统漏洞的问题现今，多数企业都是应用TCP/IP