基于cc的工业数据采集系统开发方法研究

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1、西北工业大学博士学位论文基于CC的工业数据采集系统开发方法研究姓名：向冬申请学位级别：博士专业：机械制造及其自动化指导教师：王润孝20060401西北工业大学博士论文基于CC的工业数据采集系统开发方法研究摘要工业数据采集系统是工业控制和监控系统的核心与基础，可为工业控制系统所必需的现场数据源提供访问功能，广泛运用于电力、军事、通信等重要的工业领域。信息技术在工业数据采集系统的广泛运用，使生产方式得以革新，效率大大提高，但其信息安全问题一直是关注和研究的热点，也是影响其应用的瓶颈之一。因此，在信息安全技术基础之上，结合工业数据采集系统的特点，研究一种系统化的方法以开发出具有较高安全等级的数据采

2、集系统，从而满足日益突出的信息安全问题，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。本文基于计算机安全评估标准一通用准则(CommonCrileria．CC)，以一个安全工业数据采集系统的开发实践为基础，对工业生产jjF境下，安全数据采集系统的开发方法进行了较为深入的研究，主要的研究内容如下：1基于CC安全保障要求的数据采集系统安全工程方法：研究如何通过CC安全保障要求，构建完备的数据采集系统全生命周期的安全工程丌发方法。提出一种基于保障范围的CC安全保障要求的层次体系结构，使得CC安全保障要求与软件工程活动的关系更易于理解：提出并建立了CC安全保障类与CMM(Capabi

3、ityMatur竹Mod

4、eI，能力成熟度模型)的集成模型一CC·CMM，给出了CC安全保障在数据采集系统软件工程中的确立和执行方法，从而确保CC安全保障类可以基于通用的软件工程方法在工程活动中得以推行；建立了基于CC安全保障类的数据采集系统安全工程方法。2基于CC安全功能要求的数据采集系统安全需求工程方法：研究如何通过CC安全功能要求，构建完备的数据采集系统安全需求工程方法。提出了一种基于CC安全功能要求的数掘采集系统安全需求工程方法。将其划分为前期需求、安全策略以及后期需求等三个丌发阶段。在莳期需求设计中，提出一种基于扩展的f’框架的安全需求早期建模方法，有效地捕捉了数据采集系统威胁、系统脆弱性与安全目标之间的依

5、赖关系。在安全策略设计中，引入可信网络连接的概念，创建了～种基于可信度与角色的访问控制模型一TRBAC(TrustandRoIeBasedAccessControI)，可以弥补现有安全策略的不足，较好地解决目前数据采集系统普遍面临的安全威胁。在后期需求设计中，提出了一种基于需求特征的CC安全功能类分类方法：对UML进行扩展，创建了一种可以较好的表达CC安全功能要求的需求建模语言一CC．UML。无缝的将CC安全功能要求系统的需求设计相集成，并最终完成数引采集系统安全摘要需求模型的建立。3安全数据采集系统通用软件体系结构及核心技术：研究安全数据采集系统通用软件体系结构及关键技术。提出了～种多层丌

6、放式数据采集系统体系结构，较好的支持数据采集系统访问控制模型的实现，有效的构建了层次化的数据采集系统安全防御体系。对数据采集系统安全盼议进行了详细的研究，引入Peln网对安全协议进行形式描述，以精确的确定安全协议的状态变迁：提出一种基于BNF范式的安全策略定义方法，可以对数据采集系统的安全策略进行精确的描述，并基于该语法对数据采集系统安全策略进行了形式定义。提出一种集成了访问控制接口的数据采集服务器快速丌发方法，在现有方法的基础上，使数据采集服务器具有更高的安全特性，更好地满足数据采集领域R益增长的安全需求。4安全数据采集系统原型系统的开发：结合本文提出的理论和方法，开发了安全数据采集系统原

7、型系统，可较好的满足工业应用环境中同益增长的信息安全要求。本文的研究成果揭示了基于CC的信息安全理论技术在工业生产领域中的运用，为工业领域安全数据采集系统新的丌发模式建立了基础。关键词：工业控制，数据采集系统，信息安全，通用准则，安全工程，需求工程，安全策略，可信接入，访问控制模型，软件体系结构本文研究J：作得到以下科技基金的资助；(1)陕曲省科技攻芙计划“流程控制系统—PCS的研究与开发”(99K08-G5)：(2)鲥安市科技攻关计划“开放式过摧纽态控制平台的研究与'攻计”(GG05023)。Ph．DDissenation．NonhwestemPo】”echnica【Univenily只e

8、searchonDeveIoDmentMethodsof几dustriaIDataAcquisitionSystemBasedOnCC×iangDOng(Ph．D．Disse旧tion)DirectedbyProfessOrWangRunxiaONonhwesIemPoIytechn沁alUn-versi札×i’an．P．R．ChinaAbstractlndustrIaIDataAcquisitjonSyst