Kiberfizikai rendszerek szolgáltatásbiztonságra tervezése

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Pataricza András
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

A kiber-fizikai rendszerek (Cyber-Physical Systems - CPS) a fizikai világ és az informatika összekapcsolódásaként jönnek létre. Növekvő fontosságuk megjelenik az élet több különböző területén, legyen az akár egészségügy, szállítmányozás vagy okos gyártás. A nem megfelelő működésük kritikus hibához vezethet, ezért fontos a megfelelő tervezésük és megvalósításuk. A dolgozat célja egy módszer létrehozása volt, amivel biztosíthatók az integritási, a biztonságossági és a megbízhatósági követelmények a tervezéstől egészen a működtetésig.

A CPS-k tervezése és üzemeltetése összetett feladat. A kritikus CPS megfelelő szolgáltatásbiztonságának eléréséhez elengedhetetlen a számos funkcionális és extra-funkcionális követelmény teljesítése.

A mérnöki világban bevett gyakorlat a különböző módszertanok használata a rendszer tervezése során. Ezek lehetnek ajánlások vagy egy adott szervezet által bevált gyakorlatok, mint a NASA System Engineering Handbook vagy az NIST CPS Framework. Hasonlóképpen, a de-facto és ipari szabványok által leírt különböző referencia-architektúrák és platformok támogatják az komponens alapú rendszerintegrációs szolgáltatások megvalósítását.

A kritikus rendszerek formálisan bizonyítható helyessége egyre fontosabb a gyakorlatban. Egy összetett CPS számos komponenst tartalmaz az architektúrális szinteken belül és azokon átívelően is. A komponensek közti kölcsönhatások lehetnek a fő hibaforrások a rendszer integrációja során, ezért a komponensek általános tesztelésén kívül elengedhetetlen az integráció ellenőrzése is. A dinamikus CPS-k szolgáltatásbiztonságának garantálása szükségessé teszi az interoperabilitás ellenőrzését a tervezéstől a működtetésig.

A dolgozat célja a komponens integráció tesztelése, valamint a futás idejű verifikiáció támogatása volt, a komponenstesztek felhasználásával. A módszer kiegészíti, az elsőként a NASA által a 90-es években használt Assume-Guarantee tesztelési elvet egy általános célú futás idejű paradigmával.

A módszer támogatja a rendszer integrációhelyességének ellenőrzését, felhasználva a komponensek formális leírását (temporális logikai kifejezések, állapotgépek) és a rendszerre vonatkozó működési feltételezéseket a komponenstesztekből kiindulva.

Az integráció ellenőrzése az egyes komponensek tesztszekvenciáinak összefűzésével, valamint a működési feltételekre vonatkozó feltevések (előfeltételek) és teszt kimenetelek (utófeltételek) ellenőrzésével végezhető el. Az állapotgépeken alapuló egységes modell-alapú megközelítés végrehajtja a szekvenciák, az elő- és utófeltételek ellenőrzését a komponensekre és segíti a kódgenerálást a futás idejű ellenőrzéshez.

A Data Distribution Service (DDS), az Industrial Internet Consortium által is ajánlott, kiber-fizikai rendszerekben előszeretettel használt OMG szabvány szolgált a dolgozatban bemutatott tesztrendszer alapjául.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.