Модель факторов, определяющих надежность программных средств.

Последующий анализ надежности ПС базируется на модели взаимодействия основных компонент, представленных на рис.2. объектами уязвимости, влияющими на надежность ПС, являются:

- динамический вычислительный процесс обработки данных, автоматизированной подготовки решений и выработки управляющих воздействий;

- информация, накопленная в базах данных, отражающая объекты внешней среды, и процессы ее обработки;

- объектный код программ, исполняемых вычислительными средствами в процессе функционирования ПС;

- информация, выдаваемая потребителям и на исполнительные механизмы, являющаяся результатом обработки исходных данных и информации, накопленной в базе данных.

На эти объекты воздействуют различные дестабилизирующие факторы, которые можно разделить на внутренние, присущие самим объектам уязвимости, и внешние, обусловленные средой, в которой эти объекты функционируют.

Внутренними источниками угроз надежности функционирования сложных ПС можно выделить следующие дефекты программ:

- системные ошибки при постановке целей и задач создания ПС, при формулировке требований к функциям и характеристикам решения задач, определении условий и параметров внешней среды, в которой предстоит применять ПС;

- алгоритмические ошибки разработки при непосредственной спецификации функций программных средств, при определении структуры и взаимодействия компонент комплексов программ, а также при использовании информации баз данных;

- ошибки программирования в текстах программ и описаниях данных, а также в исходной и результирующей документации на компоненты и ПС в целом;

- недостаточную эффективность используемых методов и средств оперативной защиты программ и данных от сбоев и отказов и обеспечения надежности функционирования ПС в условиях случайных негативных воздействий.

Рис. 2. Модель анализа надежности программных средств

Внешними дестабилизирующими факторами, отражающимися на надежности функционирования перечисленных объектов уязвимости в ПС, являются:

- ошибки оперативного и обслуживающего персонала в процессе эксплуатации ПС;

- искажения в каналах телекоммуникации информации, поступающей от внешних источников и передаваемой потребителям, а также недопустимые для конкретной информационной системы характеристики потоков внешней информации;

- сбои и отказы в аппаратуре вычислительных средств;

- изменения состава и конфигурации комплекса взаимодействующей аппаратуры информационной системы за пределы, проверенные при испытаниях или сертификации и отраженные в эксплуатационной документации.

Полное устранение перечисленных негативных воздействий и дефектов, отражающихся на надежности функционирования сложных ПС, принципиально невозможно. Проблема состоит в выявлении факторов, от которых они зависят, в создании методов и средств уменьшения их влияния на надежность ПС, а также в эффективном распределении ресурсов на защиту для обеспечения необходимой надежности комплекса программ, равнопрочного при всех реальных воздействиях.

Современные достижения микроэлектроники значительно снизили влияние сбоев и отказов вычислительных средств на надежность функционирования ПС. Однако ошибки персонала, искажения данных в каналах телекоммуникации, а также случайные (при отказах части аппаратуры) и необходимые изменения конфигурации вычислительных средств остаются существенными внешними угрозами надежности ПС. Негативное влияние этих факторов может быть значительно снижено соответствующими методами и средствами защиты и восстановления программ и данных.

Внешние дестабилизирующие факторы имеют различную природу и широкий спектр характеристик, которые представлены во многих публикациях. Поэтому ниже внимание акцентируется на внутренних дестабилизирующих факторах, различного рода дефектах и ошибках проектирования и эксплуатации, которые оказывают наиболь­шее влияние на надежность функционирования ПС.

Различия между ожидаемыми и полученными результатами функционирования программ могут быть следствием ошибок не только в созданных программах и данных, но и системных ошибок в первичных требованиях спецификаций, явившихся исходной базой при создании ПС. Тем самым проявляется объективная реальность, заключающаяся в невозможности абсолютной корректности и полноты исходных для проектирования спецификаций сложных ПС. На практике в процессе разработки ПС исходные требования уточняются и детализируются по согласованию между заказчиком и разработчиком. Базой таких уточнений являются неформализованные представления и знания специалистов, а также результаты промежуточных этапов проектирования. Однако установить ошибочность исходных данных и спецификаций еще труднее, чем обнаружить ошибки в созданных программах и данных, так как принципиально отсутствуют формализованные данные, которые можно использовать как эталонные, и их заменяют неформализованные представления заказчиков и разработчиков.

Степень влияние всех внутренних дестабилизирующих факторов, а также некоторых внешних угроз на надежность ПС определяется в наибольшей степени качеством технологий проектирования, разработки, сопровождения и документирования ПС и их основных компонент. При ограниченных ресурсах на разработку ПС для достижения заданных требований по надежности необходимо управление обеспечением качества в течение всего цикла создания программ и данных. Такое управление предполагает высокую дисциплину и проектировочную культуру всего коллектива специалистов, использование им методик, типовых нормативных документов и средств автоматизации разработки. Кроме того, обеспечение качества ПС предполагает формализацию и сертификацию технологии их разработки, а также выделение в специальный процесс поэтапное измерение и анализ текущего качества создаваемых и применяемых компонент. Попытки создания сложных, распределенных ПС на базе мультипроцессорных ЭВМ и концепции клиент-сервер без использования эффективных технологий и средств автоматизации проектирования, связаны с высоким риском полного провала проектов вследствие трудностей обеспечения необходимой надежности функционирования таких