一種基于失效傳播模型的安全分析方法的研究.pdf

1、對于一旦出現(xiàn)異常就有可能造成生命財(cái)產(chǎn)損失或環(huán)境破壞的安全苛求系統(tǒng)來說，安全是永恒的主題，采用科學(xué)、系統(tǒng)的安全分析方法對系統(tǒng)危險進(jìn)行辨識、控制、跟蹤是這一類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)不可缺少的環(huán)節(jié)。進(jìn)入21世紀(jì)后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正朝著深度融合計(jì)算、通信和控制技術(shù)，形成可控、可信的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)的方向發(fā)展，系統(tǒng)的復(fù)雜性、動態(tài)性和混雜性特征顯著增強(qiáng)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的行為特征以及設(shè)計(jì)理論的認(rèn)識程度，給系統(tǒng)安全分析帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2、　　 論文針對新一代安全苛求信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical System，CPS)的特點(diǎn)，在深入分析了系統(tǒng)偏差行為的時序規(guī)律的基礎(chǔ)上，定義了基于線性時間的失效傳播時序邏輯(Failure Temporal Logic，F(xiàn)TL)系統(tǒng)。并將FTL系統(tǒng)引入失效傳播轉(zhuǎn)化符號(Failure Propagation Transformation Notation，F(xiàn)PTN)模型中，提出了Temporal-FPTN模型描述語言及其定性

3、求解方法，為系統(tǒng)危險致因機(jī)理及演化規(guī)律的分析提供了更加準(zhǔn)確、高效的分析方法。論文進(jìn)一步研究了安全苛求 CPS系統(tǒng)的行為、結(jié)構(gòu)動態(tài)特征，提出了基于 Temporal-FPTN模型的分層模塊化動態(tài)安全分析(Hierarchical Component Based Dynamic Analysis，HiCBD)框架，從而有效降解了系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時也能夠更好地契合系統(tǒng)開發(fā)生命周期的主要階段。
　　 論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：

4、r>　　 (1)針對傳統(tǒng)安全分析方法對偏差行為時序特性描述的不足，提出了基于線性時間概念的FTL系統(tǒng)，用于偏差事件的時序關(guān)系描述。在此基礎(chǔ)上深入研究并證明了FTL公式的約簡法則。
　　 (2)在傳統(tǒng)安全分析方法FPTN模型中引入FTL系統(tǒng)，提出了 Temporal-FPTN模型。并給出了Temporal-FPTN的高級文本描述，擺脫了模糊圖形化描述對失效傳播模型自動分析求解限制。
　　 (3)提出了基于零壓縮二元判決圖

5、(Zero-suppressed Binary Decision Diagrams，ZBDDs)的最小割集序列迭代(Minimal Cut Sequence，MCSQ)求解算法。利用ZBDD有效壓縮了割集運(yùn)算所需要的存儲空間，提高了MCSQ搜索迭代的收斂速度。
　　 (4)針對CPS系統(tǒng)功能和行為的復(fù)雜性問題，提出了一種基于Temporal-FPTN模型的分層安全分析框架--HiCBD框架，將平面 Temporal-FPTN模型