网络时代的软件可信演化

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1、专题第 6 卷第 2 期2010 年 2 月*网络时代的软件可信演化王怀民尹刚关键词：可信软件软件演化互联网Trustie国防科学技术大学问题的提出客观质量的高低，还取决于其客观质量被用户认同的程度。因此，我们不仅要关注提升软件何谓可信软件？可信软件从何而来？在软质量的理论和技术，还要关注提升其质量易于件技术面临严峻挑战的今天，这两个基本问题被用户认同的方法。再次成为软件领域的焦点话题。如何获得可信软件？在传统的解决之道中隐含两个假设。第一，高质量的软件是可以被所谓“可信软件”，通常是指那些运行行设计和构造出来的，我们称其为“构造论”；为及其结果总是符合人们预期，并在受到干扰第二，软件缺

2、陷是人在设计和构造软件过程中[1]时仍能提供连续服务的软件。的错误导致的，我们称其为“人为论”。基于这是一个基于用户观点的定义。从用户的这样的假设，传统的方法和技术主要关注在软角度看，似乎这个定义已经说得很清楚了。但件开发阶段排除人为错误对软件质量的影响。是，从技术的角度看，由于该定义与人的主观由此产生了形式化和工程化两大研究途径。形判断相关，因此带来了许多操作层面的问题，式化途径的核心思想是建立形式系统，给出用例如，“人们”是指“所有人”、“一群人”户需求的形式化规约，在此基础上，或形式地还是“某个人”？“预期”是什么？如何表证明目标软件符合规约，或通过形式变换由规示？如何判断？国家8

3、63计划“高可信软件生约产生符合规约的目标软件，软件的可信性将产工具及集成环境”重点项目对“可信软件”通过形式系统的可靠性得到保证。但是，人们[2~3]的概念作了进一步界定：第一，将可信软发现这一途径面临两个不可逾越的障碍，不能件的“客观性”和“主观性”区分开，即用一劳永逸地解决软件可信性问题。第一个障碍“软件可信性”指称软件客观具有的质量，用是从非形式化到形式化的鸿沟，即无法通过形“可信软件”指称用户对软件客观质量的主观式系统判断用户非形式预期是否被正确地表达认同；第二，用软件可信分级模型将可信软件为形式化规约；第二个障碍是不可证明性或不的“客观性”和“主观性”联系起来，其基本可变换性

4、的鸿沟，即不存在一致的、足够丰富思想是：越是有助于用户认同其客观质量的软的通用形式系统，可以证明任何目标软件符合件，就越有可能获得较高的可信等级。也就是规约，或可以自动变换产生符合规约的目标软说，软件可信等级的高低并非简单等价于软件件。后者已在20世纪30年代被歌德尔不完全定*本文的成果得到了国家863计划重点课题（课题编号：2007AA010301）和国家自然科学基金重点项目（项目编号：90818028）的资助。28第 6 卷第 2 期2010 年 2 月理和图灵不可判定问题所揭示。工程化途径的务”的理念得到普遍认同，遵循面向服务架构核心思想是建立严格的工程规范，在软件生命（Servi

5、ce-OrientedArchitecture，SOA）的软期的各个阶段，通过规范管理和辅助工具，最件协同模式使软件运行阶段的在线维护成为可大限度地减少人为错误的机会，或尽可能早地能。服务化软件的本质在于服务的组织形式，发现人为错误。实践表明，软件工程方法是开而不在于软件本身。因此服务间组织关系的灵发可信软件的有效途径。但是，传统软件工程活性更利于系统的快速代谢和生长。方法要求在有限的成本和时间内发布符合预期事实上，网络环境下的软件开发演化与的软件，这就导致超预算或推迟发布的软件项运行演化已呈现出交织协同、并生共长的态势目失去继续发育的机会。（见图1），单纯的开发演化或者运行演化已进入网

6、络时代，软件的发展出现了一系列经不能适应快速演化的需要。软件运行状态改值得关注的现象，从而影响了我们对可信软件变的同时，软件版本也不断升级，从而形成了的认识。网络时代特有的软件演化的新面貌。这些现象开源软件的版本演化最具代表性的是告诉我们：可信软件可以在一个社会化的网络Linux的版本演化过程。在互联网上频繁发布与环境中演化而来。用户高度参与是Linux模式成功的关键，这种我们应该突破封闭的“构造论”和消极的基于社会网络的弱组织模式极大地缩短了软件“人为论”的思维定势，建立开放的、基于社缺陷发现与缺陷解决的周期并降低了成本，同会网络的可信软件“演化论”。时极大地提高了人们对其可信性的认知

7、程度。1997年雷蒙德（Raymond）撰写了著名论文实际上，演化是软件生命周期普遍存在的[4]《大教堂与集市》，人们因此认识到网络作现象，其本质是一种由用户预期偏差所驱动的为软件版本演化平台的惊人潜力。软件修改过程。雷曼（Lehman）认为运行并服基础软件的在线升级例如，WindowsXP务于真实世界的软件一定具有演化性，并且软在发布后一直通过网络收集软件缺陷，并以件演化具有“持续变化”和“复杂性渐增”等[5]高频度发布补丁或者在