非法计算故障的检测技术研究

非法计算故障的检测技术研究

论文摘要

随着计算机软件的不断普及,如何提高安全关键软件的安全性成为了一个重要课题。非法计算是常见的一类引起计算机程序崩溃的严重错误,降低非法计算故障的发生率能够显著提高软件的性能和安全性,因此,如何定位非法计算故障并查找原因是当今故障诊断领域的研究热点。通过人们的研究,已经有了很多成熟的方法,程序静态分析和故障树就是其中比较重要的方法。其中,程序静态分析能够查找出可能出现故障的语句,而故障树则擅长于通过故障现象来推导故障产生的原因。如何将这两者结合起来,以获得良好的故障定位和故障原因诊断效果,是一个值得进一步研究的课题。本文将程序静态分析和故障树结合起来,将程序静态分析和故障树方法看作是诊断程序错误的两个不同阶段,作为前一阶段的程序静态分析所输出的错误语句表正好可以作为后一阶段故障树分析法的输入,这样既能够定位故障,又可以通过故障树分析方法推导故障发生的源头,在此基础上,将故障树分析法与区间运算结合起来,使之更适合非法计算故障的建树。本文的主要内容如下:1.提出了将程序静态分析方法与故障树分析方法结合在一起进行非法计算故障定位和故障诊断的方法,其中程序静态分析过程所得到的输出作为故障树分析法的输入,故障树分析过程的输出即为导致故障发生的故障源;2.介绍了程序静态分析技术在非法计算故障诊断过程中的使用方法,提出了在C/C++语言中的非法计算故障模型,同时给出了在抽象语法树中如何抽取所需要的非法计算信息的方法,设计了变量表的数据结构,使其记录变量变化的过程,描述了作为程序静态分析过程结果输出的格式;3.以程序静态分析结果作为顶事件集合,在传统的故障树构造方法基础上,结合非法计算判定规则构造非法计算故障树,提出了通过区间运算对需要建模的故障树进行组合的方法;4.以非法计算故障树的最小割集为依据,采用变量约束和区间运算找到导致非法计算故障发生的真正源头。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 本文研究的问题
  • 1.2 本课题的研究现状
  • 1.2.1 故障树的应用背景和研究现状
  • 1.2.2 程序静态分析的研究现状
  • 1.3 本文研究目标、方法与内容
  • 第2章 研究工作基础
  • 2.1 故障树基础
  • 2.1.1 软件故障树基本概念
  • 2.1.2 故障树的建造
  • 2.1.3 结构函数
  • 2.1.4 定性分析和定量分析
  • 2.1.5 故障树最小割集的求法
  • 2.1.6 故障树分析法的缺陷和不足
  • 2.2 程序静态分析基础
  • 2.2.1 静态语句分析的基本方法
  • 2.2.2 抽象语法树
  • 2.2.3 程序静态分析的缺陷与不足
  • 2.3 区间运算
  • 2.4 程序静态分析和故障树分析的优缺点互补性
  • 第3章 C/C++非法计算研究
  • 3.1 C/C++中的非法计算故障类型定义
  • 3.2 非法计算故障的描述模板
  • 3.3 采用静态语句分析技术查找非法计算故障
  • 3.3.1 非法计算静态检查的原理
  • 3.3.2 静态检查的变量表
  • 3.3.3 程序静态方法分析非法计算的方法
  • 3.3.4 非法计算分析的算法描述
  • 3.3.5 实例研究
  • 3.4 非法计算静态分析小结
  • 第4章 故障树非法计算错误建模与分析
  • 4.1 非法计算故障的失效模板
  • 4.2 非法计算故障树最小割集的计算
  • 4.2.1 非法计算故障源头的求解过程
  • 4.2.2 采用区间组合方法的故障树构造算法
  • 4.3 小结
  • 第5章 实例研究
  • 5.1 程序静态分析过程
  • 5.2 未采用区间组合方法的故障树分析
  • 5.3 采用区间组合方法的故障树分析
  • 第6章 结束语
  • 6.1 本文的研究工作总结和相关创新点
  • 6.2 进一步研究内容的展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表论文
  • 攻读硕士学位期间参与的项目
  • 致谢
  • 相关论文文献

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