数字计算系统可信性及属性

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1、第一章数字计算系统可信性及属性杨秋伟湖南大学计算机与通信学院1.1可信性定义及问题的提出信息技术学科理论、技术和产品被广泛应用航空航天、军事、国防、商业等各个领域生命和财产安全对信息技术领域的新技术、新产品的一般性标准高性能低成本便于使用（可用性）易于维修、可改进（可维护性）1.1可信性定义及问题的提出因控制失效/失误造成的大事件(一般性要求不能涵盖的范围)1986年“切尔诺贝利”核泄漏事故——安全保护系统操作失误2005年“哥伦比亚”号航天飞机事故——热保护系统失效2008年法国兴业银行欺诈案——操作监管不足2009年“6.29”

2、郴州火车相撞事故——制动失效一般性标准之外功能可用、功能可靠故障可预见、故障可修复、故障应急处理信息的保密性1.1可信性定义及问题的提出数字计算系统的可信服务标准可靠性（reliability）：一定条件下能正常完成所规定任务的能力可用性（availability）可测性（testability）：避免、防止、检测、诊断和修复故障的能力可维护性（maintainability）安全性（safety）：限制因故障等原因引起的严重后果的能力保密性（security）：保持系统内部信息的信任度、完整性的能力六大评估标准衡量系统可以提供确实

3、可信服务的综合能力——可信性1.2影响可信性计算的主要因素影响可信性计算的三大主要因素失效系统运行到一定的时间，或在一定的条件下偏离它预期设计的要求或规定的功能错误在系统内部的某一部分（模块）由于产生了非正常行为或状态故障产生失效的似然条件和推理上的原因1.2影响可信性计算的主要因素——故障故障的起源故障的发源地系统内部人为——设计、生产和运行的过失非人为——元件老化等系统外部人为——输入错误、按键错误、数据错误等非人为——温度、湿度、震动等外部环境的影响故障形成的时间形成于系统的整个生命周期1.2影响可信性计算的主要因素——故障故

4、障的性质(从基本性质分析)功能性故障——人为造成人为的原因造成功能的缺失或者不完善，例如程序实现时漏输语句、错写一个符号等技术性故障(工艺性故障)硬件系统受环境和元件老化的影响出现很多如信号线开路或短路、半导体突然截止等现象——物理故障/硬故障软件系统因为新旧版本不兼容产生了服务停止或服务错误的现象1.2影响可信性计算的主要因素——故障故障的性质(从故意性分析)非故意性故障故意性故障故障的性质(从持续时间分析)永久性故障——如s-a-V故障暂时性故障间歇性故障——如接触不良瞬时性故障——如闪电、打雷1.2影响可信性计算的主要因素——

5、错误错误和故障的关系错误是系统内部某一部分(模块)由于故障而产生了非正常行为或状态的现象故障是错误的起因，错误是故障的产物和后果故障产生错误需要时间(延迟)和通路(故障链)两大条件故障潜伏期故障的出现到错误形成点的时间间隔——非活动故障(区别于活动故障)1.2影响可信性计算的主要因素——错误错误的分类按错误状态分类静态错误——相对稳定的错误动态错误——状态不稳定的错误按错误的持续时间分类永久性错误暂时性错误1.2影响可信性计算的主要因素——错误错误的传递性故障一旦被激活，就可能在系统内部扩散、传播直到传到系统的输出端，形成非正常的行

6、为或状态，最终形成系统失效错误传播与故障所在系统的位置、故障的发生时间相关，导致形成的错误不同，失效方式也随之不同错误可以在传播过程中消失1.2影响可信性计算的主要因素——失效失效的分类值域模式分类数值失效和时间失效时域模式分类持续性失效和瞬时性失效感受模式分类一致性失和非一致性失效后果严重性分类良性失效、严重失效、危险性失效和灾难性失效1.2影响可信性计算的主要因素——故障链故障错误失效(外部后果)发生故障点错误形成点故障潜伏期失效非活动故障阶段故障被激活发生故障点错误形成点故障潜伏期系统失效错误传递惰性现象产生失效的外部后

7、果1.3可信性的评估测度和提高可信性的措施可信性的评估测度提高可信性的措施可信性六大属性可靠性可用性可维护性可测试性安全性保密性提高可信性的解决方案冗余技术故障避免和防止技术故障排除技术容错技术故障安全技术1.4课后习题Page10习题1.1Page10习题1.4+习题1.5