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面向软件安全故障的特征模式挖掘方法研究

作　者: 杨飞
导　师: 黄国言
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 软件故障树词法分析语法分析贪心策略割集矩阵序列模式挖掘
分类号: TP311.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

软件安全故障不同于一般的硬件故障,传统的故障分析技术不能有效地对其发挥作用。目前软件安全故障检测中存在着漏报率与误报率比较高、自主发现知识能力差和局限性比较大等问题。针对以上这些问题,本文在国内外研究现状综合分析的基础上,将研究重点放在软件安全故障的特征模式知识挖掘上,利用改进的软件故障树技术和序列模式挖掘技术来探讨如何快速、高效的挖掘软件安全故障知识,解决软件安全故障问题。首先,为了解决软件故障树手工建模算法的繁琐性,提出了一种软件故障树自动建模算法。算法的前半部分借鉴了编译器前端技术,主要包括基于状态转化图进行词法分析,采用自顶向下分析的文法构造及递归下降进行语法分析和语法树生成等内容,而在后半部分主要是基于广度遍历策略进行语法树扩展和基于深度遍历策略生成软件故障树等内容。其次,提出了一种软件故障树的快速分析算法来帮助化简问题的求解规模,算法首先采用贪心策略对软件故障树进行逻辑简化,然后深度遍历软件故障树并进行模块划分,接着用割集矩阵来表示模块并进行模块求解,最后对模块结果进行合成。算法最后可以得到整个软件故障树的最小割集,为接下来的软件安全特征模式知识挖掘提供软件故障数据。最后,提出了一种基于位置数据的闭合序列模式挖掘算法来帮助挖掘软件故障的特征模式,形成软件故障的知识库,指导并改善软件的源代码设计过程。该算法是基于改进的双向闭合检测策略对软件故障数据进行处理,通过缩小序列的搜索空间和缩短闭合检测的过程,大大降低了处理时间。本章使用不同特点的数据集对FCSM-PD算法进行了验证。通过对不同处理结果的对比分析,可以看出该算法在执行效率上还是要优于其它算法的。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 存在的主要问题  14-15
  1.4 本文研究内容  15-16
  1.5 本文结构安排  16-17
第2章软件故障树自动建模算法设计  17-36
  2.1 引言  17
  2.2 建模前的准备工作  17-18
  2.3 失效模式模板  18-20
  2.4 算法基本流程  20-21
  2.5 词法分析  21-22
    2.5.1 词法分析器  21-22
    2.5.2 状态转化图  22
  2.6 语法分析  22-25
    2.6.1 语法分析器  22-23
    2.6.2 文法构造  23-25
  2.7 语法树扩展  25-26
  2.8 软件故障树的生成  26-27
  2.9 算法的应用举例  27-35
  2.10 本章小结  35-36
第3章软件故障树快速分析算法设计  36-53
  3.1 引言  36
  3.2 分析前的准备工作  36-38
  3.3 算法基本流程  38-39
  3.4 软件故障树逻辑简化  39-43
    3.4.1 贪心算法介绍  39-40
    3.4.2 贪心算法的使用标准  40
    3.4.3 基于贪心策略的软件故障树逻辑简化  40-41
    3.4.4 软件故障树逻辑简化算法设计  41-43
  3.5 软件故障树模块划分  43-45
  3.6 事件编号  45-46
  3.7 模块求解  46-50
    3.7.1 定义  46-47
    3.7.2 运算规则  47-48
    3.7.3 模块最小割集求解  48-50
  3.8 模块结果合成  50-51
  3.9 算法测试  51-52
  3.10 本章小结  52-53
第4章面向软件故障特征序列的序列模式挖掘  53-68
  4.1 引言  53-54
  4.2 问题定义与描述  54-56
  4.3 面向软件故障特征模式发现的FCSM-PB 算法设计  56-59
    4.3.1 算法的基本流程  56
    4.3.2 优化策略  56-57
    4.3.3 算法设计  57-59
  4.4 算法实例分析  59-62
  4.5 实验分析  62-67
    4.5.1 数据集来源  62-63
    4.5.2 环境及数据集的设置  63
    4.5.3 性能比较  63-67
    4.5.4 性能分析  67
  4.6 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-74

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