安全关键软件的需求递阶层次结构

郭 蕾， 褚文奎， 田 松， 张凤鸣

(1.空军装备研究院航空研究所，北京 100076;2.空军工程大学工程学院，西安 710038)

0 引言

美国宇航局在标准 NASA-STD-8719.13B［1］中将“直接指挥、控制关键硬件或危险源”以及“监视关键硬件或危险源的状态”的软件称为安全关键软件(Safety Critical Software，SCS)。这类软件一旦故障或失效，将导致生命、财产或环境等方面难以承受的灾难性后果。

文献［2］分析了20世纪90年代发生的5起航天器事故，结论归咎于软件存在安全性问题;文献［3］对国外发生在1980～1996年间的8起灾难性事故进行分析，结果表明软件需求缺陷是导致这些事故的主要因素;文献［4］搜集的证据表明，单元测试发现的软件缺陷和错误中，需求错误占70%;文献［5］的研究数据表明，软件需求缺陷导致的安全性问题已占到了60%～80%。这些数据无一例外地说明了一个事实，即需求缺陷是导致事故发生的主要根源。

采用基于模型的开发(Model-Based Development，MBD)方法［6］进行安全关键软件开发时，上述结论将得到进一步印证和巩固。在MBD方法中，引入了软件自动编码、自动集成、自动测试、自动配置等自动实现技术，这些技术的引入有效地避免了人为错误，同时也使得软件工程师将工作重心由编码实现转向需求模型的构建。随着软件自动实现技术的日益成熟，以及人们对安全问题的日益重视，安全关键软件在编码实现、集成测试等阶段引入的足以导致危险后果的错误日益减少。相对应地，因需求规约缺陷所导致的安全性问题所占比重日益上升，并逐渐占据了主导地位。……