信息物理系統(CPS)測試與評價技術

內容簡介

《信息物理系統（CPS）測試與評價技術》以信息物理系統（CPS）的可靠性測試與評價為主線，在論述了CPS的概念內涵及主要特徵的基礎上，給出了CPS可靠性測試與評價的技術框架，然後從CPS的硬體可靠性、軟體可靠性、網路連通可靠性、網路性能可靠性、信息安全、彈性、脆性以及運行質量與運行風險等多個角度論述了CPS可靠性測試與評價方法。

《信息物理系統（CPS）測試與評價技術》由中國軟體評測中心、北京航空航天大學可靠性與系統工程學院、浙江大學賽博協同創新中心的專家學者聯合完成。《信息物理系統（CPS）測試與評價技術》主要內容基於作者團隊全新的研究成果，可用於各類CPS系統進行可靠性測戶膠享試備棕束與評價時使用，也可供CPS結構最佳化、建模分析時參考。

圖書目錄

第1章緒論 1

1．1 CPS概述 1

1．1．1 CPS的概念與內涵 2

1．1．2 與CPS相關的典型系統 4

1．2 CPS的主要特徵 8

1．2．1 信息物理高度融合 8

1．2．2 系統功能互動湧現 8

1．2．3 系統結構動態演化 9

1．2．4 內外狀態深度感知 9

1．2．5 網路實時適應控制 9

1．3 CPS的套用領域和套用前景 10

1．4 CPS的典型事故案例分析 12

1．4．1 軌道交通系統事故案例 12

1．4．2 工業控制系統事故案例 15

1．4．3 電力系統事故案例 15

1．5 CPS的測試與評價 16

1．5．1 CPS測試評價的意義與必要性 16

1．5．2 CPS測評的對策建議 18

1．6 參考文獻 19

第2章測試與評價技術框架 22

2．1 概述 22

2．2 質量及其特性 22

2．2．1 質量 22

2．2．2 質量特性 23

2．3 故障及其風險 26

2．3．1 故障 26

2．霸套3．2 風險 27

2．4 故障原因 32

2．4．1 內因 33

2．4．2 外因 44

2．5 故障傳播行為 46

2．6 測評技術框架 47

2．6．1 測試方法 48

2．6．2 測評內容 49

2．7 參考文獻 51

第3章硬體可靠性測評技術 53

3．1 硬體可靠性測評方法 54

3．1．1 硬體可靠性測評目標 54

3．1．2 基於試驗數據的可靠性測評 54

3．1．3 基於相似產品數據的可靠性測評 58

3．1．4 基於專家評分的府戀抹悼可靠性測評 58

3．1．5 基於應力分析的可靠性測評 59

3．2 硬體維修性測評方法 59

3．2．1 硬體維修性測評目標 59

3．2．2 基於試驗數據的維修性測評 60

3．2．3 基於模型推斷的維修性測評 61

3．2．4 基於單元對比的維修性測評 62

3．2．5 基於時間累積的維修性測評 62

3．3 硬體電磁兼容性測評方法 63

3．3．1 EMI測評 65

3．3．2 EMS測評 65

3．4 硬體安全性測評方獄嫌朽法 67

3．4．1 分析類測評方法 67

3．4．2 檢查類測評方法 68

3．4．3 演示類測評方法 68

3．4．4 試驗類測評方法 68

3．5 硬體耐久性（壽命）測評方法 69

3．5．1 硬體耐久性測評目標 69

3．5．2 基於模型計算的耐久性測評 70

3．5．3 基於試驗數據的耐久性測評 71

3．5．4 基於現場信息的耐久性測評 71

3．5．5 基於希習循工程分析的耐久性測評 72

3．6 硬體測試性測評方法 73

3．6．1 硬體測試性測評目標 73

3．6．2 基於試驗數據的測試性測評 73

3．7 基於現場數據的硬體測評 75

3．7．1 故障數據統計 75

3．7．2 分析方法 77

3．8 參考文獻 79

第4章軟體可信性測評技術 81

4．1 軟體測試 81

4．1．1 概述 81

4．1．2 靜態測試 84

4．1．3 動態測試 88

4．1．4 可信性測評 95

4．2 通用軟體測試 100

4．2．1 軟體開發與測試過程 100

4．2．2 單元測試 101

4．2．3 更高級別的測試 102

4．3 嵌入式軟體測試 104

4．3．1 嵌入式軟體 104

4．3．2 嵌入式軟體測試 105

4．4 分散式系統測試 108

4．4．1 分散式系統 108

4．4．2 分散式系統測試 109

4．5 參考文獻 115

第5章網路連通可靠性測評技術 116

5．辯員朵戶1 網路連通可靠性基本內涵 116

5．2 網路連通可靠性測評 119

5．2．1 經典算法 119

5．2．2 仿真算法 121

5．2．3 考慮實測數據 124

5．2．4 存在的問題 124

5．3 考慮無線特徵的網路連通可靠性測評 125

5．3．1 無線網路拓撲結構分析 126

5．3．2 考慮無線特徵的網路連通可靠性度量參數 127

5．3．3 測評模型及算法 127

5．4 典型案例分析 131

5．4．1 計算機通信網路可靠性測評 131

5．4．2 無線感測網路可靠性測評 135

5．5 參考文獻 139

第6章網路性能可靠性測評技術 142

6．1 性能可靠性定義及度量 142

6．2 正確可靠性測評 144

6．2．1 基本概念與參數 144

6．2．2 測試方法 146

6．2．3 評價方法 147

6．3 及時可靠性測評 148

6．3．1 基本概念與參數 148

6．3．2 測試方法 150

6．4 完整可靠性測評 152

6．4．1 基本概念與參數 153

6．4．2 測試方法 155

6．5 性能可靠性試驗評估方法 156

6．5．1 確定故障判據 157

6．5．2 確定試驗剖面和流量生成 158

6．5．3 試驗數據收集 158

6．5．4 試驗數據處理 158

6．6 典型案例分析 159

6．6．1 評價對象 159

6．6．2 網路性能可靠性參數選擇 161

6．6．3 網路性能可靠性仿真計算 162

6．7 參考文獻 164

第7章 CPS信息安全測評技術 166

7．1 CPS信息安全概述 167

7．1．1 CPS信息安全威脅 167

7．1．2 與CPS相關的典型信息安全事件 167

7．1．3 CPS與傳統IT系統信息安全特點對比 170

7．1．4 CPS信息安全需求與目標 171

7．1．5 CPS信息安全面臨的挑戰 171

7．2 傳統信息安全測評方法 172

7．2．1 與CPS相關的信息安全標準 172

7．2．2 現有的CPS信息安全風險評估 173

7．3 CPS信息安全實時測評 176

7．3．1 CPS異常威脅實時監測 176

7．3．2 CPS信息安全風險實時評估 182

7．3．3 CPS信息安全風險預測方法 186

7．4 參考文獻 188

第8章系統彈性測評技術 190

8．1 概述 190

8．2 故障注入技術基礎 190

8．3 故障注入技術的分類 191

8．4 故障注入系統的原理 193

8．5 CPS系統中常用的容錯機制 194

8．6 CPS系統故障模型 195

8．7 CPS系統中不同層次間故障的故障傳播 196

8．8 故障注入的過程模型 197

8．9 CPS故障注入系統結構 198

8．10 CPS系統恢復能力測評指標選擇 199

8．11 結論 204

8．12 參考文獻 204

第9章系統脆性測評技術 207

9．1 CPS脆性測評流程 208

9．2 理論基礎 209

9．2．1 基本度量值 209

9．2．2 常見的網路模型 210

9．3 單網 213

9．3．1 僅含連線邊的單網 213

9．3．2 滲流理論 214

9．3．3 單網的級聯失效 216

9．3．4 空間相關性導致的級聯失效 219

9．3．5 含有連線邊和耦合邊的網路 220

9．4 含有耦合邊的耦合網路 224

9．4．1 具有隨機耦合邊的耦合網路 224

9．4．2 存在空間距離相關的耦合邊的耦合網路 231

9．4．3 度相似耦合 233

9．5 存在連線邊的耦合網路 234

9．6 耦合網路體系 235

9．7 改進措施 239

9．8 參考文獻 239

第10章運行質量綜合評價技術 242

10．1 CPS運行質量綜合評估 242

10．1．1 權重係數選擇方法 242

10．1．2 綜合評價方法 247

10．1．3 CPS運行質量評估 250

10．2 CPS運行質量預測 251

10．2．1 預測方法 251

10．2．2 CPS運行質量預測 256

10．3 參考文獻 257

作者簡介

黃子河：1968年生，畢業於北京科技大學，研究生學歷，現任中國電子信息產業發展研究院副院長。歷任中國軟體評測中心副主任（正處級）、中國電子信息產業發展研究院信息產業所所長、中國電子信息產業發展研究院信息化研究中心副主任（正處級）兼軟體與信息服務業研究所所長、電子信息產業研究所所長、軟體與信息服務雜誌社社長、中國軟體評測中心常務副主任。

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