基于高斯过程的安全攸关系统缺陷定位方法

颜培皓 路红

摘 要：软件缺陷定位的有效性和及时性是提升软件质量的关键因素，现有自动缺陷定位方法和手工调试方法具有一定局限性。为解决这一问题，基于高斯过程的缺陷定位方法和软件自动修复对缺陷定位的有效性评估机制，设计了一种新的面向安全攸关系统的缺陷定位框架。基于ManyBugs和 IntroClass设计了软件缺陷定位测试数据集构造方法和实验方案。实验结果表明，该设计方案有效可行。

关键词：缺陷定位;反调试;反动态跟踪;抗静态分析;高斯过程

DOI：10. 11907/rjdk. 191445

中图分类号：TP309

文献标识码：A文章编号：1672-7800（2019）006-0200-04

Abstract： The effectiveness and timeliness of software defect location is a key factor in improving software quality. The existing automatic defect location method and manual debugging method have certain limitations in defect location. Based on this， this paper proposes a method based on Gaussian process for security critical software defect location by combining the Gaussian process-based defect location method and the automatic evaluation mechanism for the effectiveness of software automatic repair for defect locatio. It analyzes the basic principles and framework design of the method. Finally， based on ManyBugs and IntroClass， the software defect location test data set construction method and experimental scheme are designed. The results show that the design is effective and feasible.

Key Words： defect location; anti-debugging; anti-dynamic tracking; anti-static analysis; gaussian process

0 引言

軟件可靠性是提高软件质量的关键，软件维护愈来愈重要[1]，其已占整个软件生命周期的2/3，定位并修复软件缺陷是其一项重要工作。因此，能使软件系统更可靠的自动调试方法成为研究热点。软件缺陷定位作为其中的一种方法，虽然实现困难且成本较高，但随着软件规模和复杂度的不断增加，其地位越来越重要[2-4]。因为软件系统错误的原因越早发现越能及时处理，而且发现程序错误并进行处理的速度越快，系统故障修复的时间就越少，软件系统可靠性也能得到提高[5-6]。

在航空航天、武器装备、医疗设备、交通、核能、金融等安全攸关应用领域，软件系统失效将导致灾难性的后果[7]。安全攸关系统（Safety-critical System）指由于不确定条件的发生或功能缺陷导致人员伤亡、财产损失、环境破坏的软件系统。安全攸关系统开发越来越多地采用模块化方式，其软件和硬件可能来自不同生产厂商，这种开发方式的转变使安全攸关系统出现缺陷的概率明显增加，严重威胁到整个系统运行。……