面向航天應用軟件的源代碼級軟加固技術研究.pdf

1、航天應用軟件運行在惡劣的空間環(huán)境中，其可靠性受到由空間高能粒子輻照導致的瞬時故障的嚴重影響。為解決該問題，國內外相繼對容錯技術展開了研究。容錯技術按實現(xiàn)方式可分為硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)。與硬件實現(xiàn)的容錯技術相比，軟件實現(xiàn)的容錯技術具有開發(fā)成本低、靈活度高、開發(fā)效率高等優(yōu)勢，因而受到了廣泛關注。軟件容錯技術按其實現(xiàn)層次不同，可以分為進程級容錯、線程級容錯、源代碼級容錯和指令級容錯。
　　本研究主要內容包括：⑴提出了一套源代碼級的數(shù)據(jù)流檢

2、測方法。研究了輕量級的可靠性優(yōu)化技術，基于不變式的可執(zhí)行性斷言檢測技術和基于關鍵性分析的可配置加固技術。針對輕量級的可靠性優(yōu)化技術，提出了基于取值范圍的錯誤屏蔽和程序等價性變換兩種方法，可以在不損失性能甚至提高性能的同時，提高程序自身的容錯能力。針對基于不變式的可執(zhí)行性斷言檢測技術，提出了變量和循環(huán)結構的不變式提取方法，提供了對變量和循環(huán)結構進行不變式檢驗的一般思路。針對基于關鍵性分析的可配置加固技術，提出了一種可定制的變量關鍵性分析方

3、法，為程序中的變量建立了保護的優(yōu)先級別。⑵提出了一種源代碼級的控制流檢測算法SLCED。SLCED能夠檢測函數(shù)間、基本塊間以及基本塊內部的控制流錯誤，檢測范圍較廣。該方法的特點在于通過修改參數(shù)表使標簽保存在函數(shù)參數(shù)棧中，能夠解決遞歸調用、嵌套調用等特殊控制流的錯誤檢測問題。此外，SLCED在函數(shù)間和函數(shù)內部算法的分層次設計，使其具有良好的可配置性，可以通過優(yōu)選函數(shù)內部檢測算法、重新劃分基本塊、函數(shù)分級保護等方法實現(xiàn)優(yōu)化配置。⑶利用本文提