CN109144870A - 基于使用剖面的软件安全性分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其具体步骤如下：步骤一：进行使用场景构建，输出使用场景列表；步骤二：进行综合使用场景构建，建立综合使用场景模型；步骤三：基于使用场景列表，分析事件输入，分析事件逻辑，分析事件输出，进行使用场景分析，得到场景失效列表；步骤四：基于使用场景模型和场景失效列表，进行综合场景分析，分析场景间的逻辑关系、分析场景间的时序关系、分析场景失效对综合场景的影响；步骤五：基于场景失效列表对综合使用场景的影响以及综合使用场景模型，输出失效原因和多场景失效列表；步骤六：获取软件安全性需求。

Description

基于使用剖面的软件安全性分析方法

技术领域

本发明涉及软件安全性领域，具体涉及一种基于使用剖面的软件安全性分析方法。

背景技术

目前，软件安全性分析方法主要包括两类：第一类，通过非形式化方式描述软件运行过程，建立软件需求模型，然后利用SFTA、SFMEA、HAZOP进行软件安全性分析，该类方法由于使用非形式化方法描述场景，难以形成自动化支撑工具，在工程应用上存在工作量较大、依赖工程师经验、模型二义性、分析结果主观性较强、难以适用于大型复杂系统等问题；第二类，通过形式化方式描述软件运行过程，建立软件模型，然后进行软件安全性分析；但这类方法主要存在如下问题：首先其分析对象是软件设计阶段的软件体系结构，其不能直接用于研制阶段更早期的软件需求模型进行分析；另外，针对软件需求的场景建模方法，未对该类需求模型给出适用的软件安全性分析方法。

发明内容

针对现有技术中不足之处，本发明的目的在于提出一种基于使用剖面的软件安全性分析方法，首先确定场景描述要素、定义、构建方法，并在此基础上利用综合使用场景，进行软件安全性分析，优选地，其包括子场景分析、综合场景分析、失效链确定。本发明中的基于使用剖面的软件安全性分析方法偏重于识别软件在不同的使用过程中可能发生的软件失效模式，其与传统软件安全性分析相比，具有更高的软件失效识别率，针对软件需求建立综合使用场景模型，并针对该类软件模型给出了适用的软件安全性分析方法，从而更加准确识别各种实用场景下的软件失效；并且分析效率更高，给出了基于使用场景的软件安全性分析方法的形式化描述，便于研发自动化分析工具，从而可以提高软件安全性分析效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于使用剖面的软件安全性分析方法，其具体步骤如下：

步骤一：根据功能使用情况，分析事件列表，确定事件发生的时间、发起方和执行方，并明确各方逻辑关系，同时明确事件的输入、输出信息，进行使用场景构建，输出使用场景列表；

步骤二：分析使用场景列表，明确使用场景之间的逻辑关系，明确使用场景时间的时序约束，进行综合使用场景构建，建立综合使用场景模型；

步骤三：基于使用场景列表，分析事件输入，分析事件逻辑，分析事件输出，进行使用场景分析，得到场景失效列表；

步骤四：基于使用场景模型和场景失效列表，进行综合场景分析，分析场景间的逻辑关系、分析场景间的时序关系、分析场景失效对综合场景的影响；

步骤五：基于场景失效列表对综合使用场景的影响以及综合使用场景模型，进行失效链确定,确定失效原因、关联场景失效以及综合场景失效，并输出失效原因和多场景失效列表；

步骤六：基于失效原因以及多场景失效列表，确定系统危险，确定分配到软件的系统危险控制措施，获取软件安全性需求。

优选地，使用场景描述最终用户使用相关功能需求的一组事件序列，使用场景定义为七元组Sc＝{m_i,t_i,ma_i,me_i,mi_i,mo_i,mr_i}，其中m_i为第i个事件，t_i为该事件发生的特定时间段，ma_i为该事件发起方，me_i为该事件执行方，mi_i为该事件输入，mo_i为该事件输出，mr_i为该事件的逻辑关系集合，逻辑关系包括||、&&、！，其中“||”表示“或”，“&&”表示“与”，“！”表示“非”。

优选地，步骤一的使用场景构建的具体步骤如下：

步骤1.1：分析事件列表，根据最终用户对相关功能的使用情况，分析使用情况中所涉及的事件，形成事件列表m_i，以及该事件发生的时间段t_i；

步骤1.2：确定事件的事件发起方和执行方，根据场景中事件列表m_i，确定每一个事件的发起方ma_i、执行方me_i；优选地，事件m_i的发起方或执行方涉及多方，需要在事件逻辑集合mr_i确定各方之间的逻辑关系；

步骤1.3：明确事件的输入、输出，根据每一个事件m_i的发起方ma_i确定事件输入mi_i，根据事件的执行方me_i确定事件输出mo_i，构建使用场景Sc＝{m_i,t_i,ma_i,me_i,mi_i,mo_i,mr_i}。

优选地，综合使用场景描述软件多个功能协同完成最终用户某项任务的使用情况，包含了多个使用场景，各使用场景之间存在时序约束、逻辑关系，综合使用场景定义为三元组CSc＝{Sc_i,Scr_i,Sct_i}，其中Sc_i为第i个使用场景，Scr_i为该使用场景的逻辑关系集合，逻辑关系包括||、&&、！，其中“||”表示“或”，“&&”表示“与”，“！”表示“非”，Sct_i为该使用场景的时序约束集合，时序约束包括同步⊥、前置异步∧、后置异步∨。

优选地，步骤二的综合使用场景构建的具体步骤如下：

步骤2.1：分析使用场景列表，根据最终用户想要完成的任务以及任务使用功能的情况，分析任务所涉及的场景，形成场景列表Sc_i；

步骤2.2：明确使用场景之间的逻辑关系，根据综合使用场景中场景列表Sc_i，确定每一个场景和其它使用场景之间的逻辑关系Scr_i；

步骤2.3：明确使用场景之间的时序约束，根据综合使用场景中场景列表Sc_i，确定每一个场景和其它使用场景之间的时序约束Sct_i，构建综合使用场景CSc＝{Sc_i,Scr_i,Sct_i}。

优选地，步骤三的使用场景分析具体包括如下步骤：

步骤3.1：分析事件输入，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其输入mi_i进行分析：

a)分析是否由于硬件相关失效引起事件执行失控；

b)分析错误、虚假、超范围数据是否引起事件执行失控；

c)分析输入mi_i满刻度和零表示都与任何数字到模拟、模拟到数字是否兼容，是否引起事件执行失控；

d)分析已有输入mi_i的失效检测和处理策略是否影响事件执行；

e)分析输入mi_i约束关系是否引起事件执行失控；

步骤3.2：分析事件逻辑，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其逻辑关系集合mr_i进行分析：

a)分析事件逻辑关系是否已经明确有效的事件状态，以及禁止或不适用的事件状态；

b)分析事件逻辑关系是否对错误的或、与、非关系条件进行防护，避免进入禁止或不适用的事件状态；

c)分析事件逻辑关系是否存在异常情况，异常情况包括未实现、未按时实现、错误实现；

步骤3.3：分析事件输出，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其输出mo_i进行分析：

a)分析是否由于硬件相关失效引起事件执行失控；

b)分析错误、虚假、超范围数据是否引起事件执行失控；

c)分析输出mo_i满刻度和零表示都与任何数字到模拟、模拟到数字是否兼容，是否引起事件执行失控；

d)分析已有输出mo_i的失效检测和处理策略是否影响事件执行；

e)分析输出mo_i约束关系是否引起事件执行失控。

优选地，步骤四的综合场景分析针对构建的综合场景，从综合场景中包含的场景逻辑关系、场景时序关系、场景失效对综合场景的影响进行分析，其具体步骤如下：

步骤4.1：分析场景间的逻辑关系，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕其逻辑关系Scr_i进行分析：

1)分析场景逻辑关系是否已经明确有效的场景状态，以及禁止或不适用的场景状态；

2)分析场景逻辑关系是否对错误的或、与、非关系条件进行防护，避免进入禁止或不适用的场景状态；

3)分析场景逻辑关系是否存在异常情况，所述异常情况包括未实现、未按时实现、错误实现；

步骤4.2：分析场景间的时序关系，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕其时序关系Sct_i进行分析：

1)分析场景时序关系是否已经明确有效的场景状态，以及禁止或不适用的场景状态；

2)分析场景时序关系是否对错误的同步、前置异步、后置异步条件进行防护，避免进入禁止或不适用的场景状态；

3)分析场景时序关系是否存在异常情况，所述异常情况包括未实现、未按时实现、错误实现；

步骤4.3：分析场景失效对综合场景影响，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕场景失效对综合场景的影响进行分析：

1)分析每个场景失效是否都有相应的处理策略和防护策略；

2)分析每个场景失效的处理策略、防护策略在综合场景中是否合理；

3)分析各场景失效的处理策略、防护策略是否存在冲突；

4)分析每个场景失效是否通过场景逻辑关系、时序关系造成综合场景失效。

优选地，失效链确定的具体步骤如下：

步骤5.1：确定失效原因，根据使用场景分析中针对事件m_i围绕事件输入、事件逻辑关系、事件输出等角度的分析结果，获得失效原因，并确定失效原因与使用场景的映射函数fs(fr)；

步骤5.2：关联场景失效，根据综合场景分析中针对场景Sc_i围绕场景逻辑关系、场景时序关系、场景失效对综合场景的影响等角度的分析结果，获得场景失效，并确定场景失效与综合场景的映射函数fc(fs)；

步骤5.3：综合场景失效，根据失效原因与使用场景的映射函数fs(fr)，以及场景失效与综合场景的映射函数fc(fs)，确定失效原因与综合场景的映射函数f(fr)＝fc(fs(fr))。

优选地，获取软件安全性需求的具体步骤如下：

步骤6.1：确定系统危险，根据失效原因与综合场景的映射函数f(fr)＝fc(fs(fr))，确定软件失效引发的系统危险；

步骤6.2：确定相应的控制措施，根据引发系统危险的失效原因确定相应的控制措施；

步骤6.3：确定相应的控制措施，针对控制措施进行分析，将分配到软件的控制措施，落实到软件需求中，获得软件安全性需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首先确定场景描述要素、定义、构建方法，并在此基础上利用综合使用场景，进行软件安全性分析，优选地，其包括子场景分析、综合场景分析、失效链确定。本发明中的基于使用剖面的软件安全性分析方法偏重于识别软件在不同的使用过程中可能发生的软件失效模式，其与传统软件安全性分析相比，具有更高的软件失效识别率，针对软件需求建立综合使用场景模型，并针对该类软件模型给出了适用的软件安全性分析方法，从而更加准确识别各种实用场景下的软件失效；并且分析效率更高，给出了基于使用场景的软件安全性分析方法的形式化描述，便于研发自动化分析工具，从而可以提高软件安全性分析效率。

附图说明

图1是根据本发明的基于使用剖面的软件安全性分析方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

根据本发明的基于使用剖面的软件安全性分析方法，如图1所示，其具体步骤如下：

步骤1：根据功能使用情况，分析事件列表，确定事件发生的时间、发起方和执行方，并明确各方逻辑关系，同时明确事件的输入、输出信息，进行使用场景构建，即输出使用场景列表。

其中，使用场景描述最终用户使用相关功能需求的一组事件序列，使用场景定义为七元组Sc＝{m_i,t_i,ma_i,me_i,mi_i,mo_i,mr_i}，其中m_i为第i个事件，t_i为该事件发生的特定时间段，ma_i为该事件发起方，me_i为该事件执行方，mi_i为该事件输入，mo_i为该事件输出，mr_i为该事件的逻辑关系集合，逻辑关系包括||、&&、！，其中“||”表示“或”，“&&”表示“与”，“！”表示“非”。

使用场景构建的具体步骤如下：

步骤1.1：分析事件列表，根据最终用户对相关功能的使用情况，分析使用情况中所涉及的事件，形成事件列表m_i，以及该事件发生的时间段t_i；

步骤1.2：确定事件的事件发起方和执行方，根据场景中事件列表m_i，确定每一个事件的发起方ma_i、执行方me_i；优选地，事件m_i的发起方或执行方涉及多方，需要在事件逻辑集合mr_i确定各方之间的逻辑关系；

步骤1.3：明确事件的输入、输出，根据每一个事件m_i的发起方ma_i确定事件输入mi_i，根据事件的执行方me_i确定事件输出mo_i，构建使用场景Sc＝{m_i,t_i,ma_i,me_i,mi_i,mo_i,mr_i}。

步骤2：分析使用场景列表，明确使用场景之间的逻辑关系，明确使用场景时间的时序约束，进行综合使用场景构建，即建立综合使用场景模型。

优选地，综合使用场景描述软件多个功能协同完成最终用户某项任务的使用情况，包含了多个使用场景，各使用场景之间存在时序约束、逻辑关系，综合使用场景定义为三元组CSc＝{Sc_i,Scr_i,Sct_i}，其中Sc_i为第i个使用场景，Scr_i为该使用场景的逻辑关系集合，逻辑关系包括||、&&、！，其中“||”表示“或”，“&&”表示“与”，“！”表示“非”。，Sct_i为该使用场景的时序约束集合，时序约束包括同步⊥、前置异步∧、后置异步∨。

其中，综合使用场景构建的具体步骤如下：

步骤2.1：分析使用场景列表，根据最终用户想要完成的任务以及任务使用功能的情况，分析任务所涉及的场景，形成场景列表Sc_i；

步骤2.2：明确使用场景之间的逻辑关系，根据综合使用场景中场景列表Sc_i，确定每一个场景和其它使用场景之间的逻辑关系Scr_i；

步骤2.3：明确使用场景之间的时序约束，根据综合使用场景中场景列表Sc_i，确定每一个场景和其它使用场景之间的时序约束Sct_i，构建综合使用场景CSc＝{Sc_i,Scr_i,Sct_i}。

步骤3：基于使用场景列表，分析事件输入，分析事件逻辑，分析事件输出，进行使用场景分析，得到场景失效列表。使用场景分析具体包括如下步骤：

其中，使用场景分析,是指针对构建的使用场景，从使用场景中包含的事件输入、事件逻辑关系、事件输出等方面进行分析；

步骤3.1：分析事件输入，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其输入mi_i从如下几个角度展开分析：

·分析是否由于硬件相关失效引起事件执行失控；

·分析错误、虚假、超范围数据是否引起事件执行失控；

·分析输入mi_i满刻度和零表示都与任何数字到模拟、模拟到数字是否兼容，是否引起事件执行失控；

·分析已有输入mi_i的失效检测和处理策略是否影响事件执行；

·分析输入mi_i约束关系，例如，时间、依从，是否引起事件执行失控。

步骤3.2：分析事件逻辑，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其逻辑关系集合mr_i从如下几个角度展开分析：

·分析事件逻辑关系是否已经明确有效的事件状态，以及禁止或不适用的事件状态；

·分析事件逻辑关系是否对错误的或、与、非关系条件进行防护，避免进入禁止或不适用的事件状态；

·分析事件逻辑关系是否存在未实现、未按时实现、错误实现等异常情况。

步骤3.3：分析事件输出，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其输出mo_i从如下几个角度展开分析：

·分析是否由于硬件相关失效引起事件执行失控；

·分析错误、虚假、超范围数据是否引起事件执行失控；

·分析输出mo_i满刻度和零表示都与任何数字到模拟、模拟到数字是否兼容，是否引起事件执行失控；

·分析已有输出mo_i的失效检测和处理策略是否影响事件执行；

·分析输出mo_i约束关系，例如，时间、依从，是否引起事件执行失控。

步骤4：基于使用场景模型和场景失效列表，进行综合场景分析，分析场景间的逻辑关系、分析场景间的时序关系、分析场景失效对综合场景的影响。

其中，综合场景分析针对构建的综合场景，从综合场景中包含的场景逻辑关系、场景时序关系、场景失效对综合场景的影响等方面进行分析，其具体步骤如下：

步骤4.1：分析场景间的逻辑关系，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕其逻辑关系Scr_i从如下几个角度展开分析：

·分析场景逻辑关系是否已经明确有效的场景状态，以及禁止或不适用的场景状态；

·分析场景逻辑关系是否对错误的或、与、非关系条件进行防护，避免进入禁止或不适用的场景状态；

·分析场景逻辑关系是否存在未实现、未按时实现、错误实现等异常情况。

步骤4.2：分析场景间的时序关系，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕其时序关系Sct_i从如下几个角度展开分析：

·分析场景时序关系是否已经明确有效的场景状态，以及禁止或不适用的场景状态；

·分析场景时序关系是否对错误的同步、前置异步、后置异步条件进行防护，避免进入禁止或不适用的场景状态；

·分析场景时序关系是否存在未实现、未按时实现、错误实现等异常情况。

步骤4.3：分析场景失效对综合场景影响，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕场景失效对综合场景的影响从如下几个角度展开分析：

·分析每个场景失效是否都有相应的处理策略和防护策略；

·分析每个场景失效的处理策略、防护策略在综合场景中是否合理；

·分析各场景失效的处理策略、防护策略是否存在冲突；

·分析每个场景失效是否通过场景逻辑关系、时序关系造成综合场景失效。

步骤5：基于场景失效列表对综合使用场景的影响以及综合使用场景模型，进行失效链确定,确定失效原因、关联场景失效以及综合场景失效，并输出失效原因和多场景失效列表。

优选地，失效链是事件失效通过事件逻辑关系传递到场景，并通过场景逻辑关系、时序关系传递到综合场景，最后表现于用户的失效过程；包括如下子步骤：

步骤5.1：确定失效原因，根据使用场景分析中针对事件m_i围绕事件输入、事件逻辑关系、事件输出等角度的分析结果，获得失效原因，并确定失效原因与使用场景的映射函数fs(fr)；

步骤5.2：关联场景失效，根据综合场景分析中针对场景Sc_i围绕场景逻辑关系、场景时序关系、场景失效对综合场景的影响等角度的分析结果，获得场景失效，并确定场景失效与综合场景的映射函数fc(fs)；

步骤5.3：综合场景失效，根据失效原因与使用场景的映射函数fs(fr)，以及场景失效与综合场景的映射函数fc(fs)，确定失效原因与综合场景的映射函数f(fr)＝fc(fs(fr))。

步骤6：基于失效原因以及多场景失效列表，确定系统危险，确定分配到软件的系统危险控制措施，获取软件安全性需求；获取软件安全性措施的具体步骤如下：

步骤6.1：确定系统危险，根据失效原因与综合场景的映射函数f(fr)＝fc(fs(fr))，确定软件失效引发的系统危险；

步骤6.2：确定相应的控制措施，根据引发系统危险的失效原因确定相应的控制措施；

步骤6.3：确定相应的控制措施，针对控制措施进行分析，将分配到软件的控制措施，落实到软件需求中，获得软件安全性需求。

实施例1

某型起落架系统软件包含两个相似余度，即A通道和B通道，其中一个通道作为主控制通道，另外一个通道则处于热备份状态。当主通道处于故障状态时，能够自动切换至热备份通道。根据软件需求，起落架系统软件实现的主要功能包括：

●控制逻辑功能：包含控制起落架和舱门收放、位置信息及控制逻辑计算、传感器信息采集、起落架位置指示与告警、起落架及轮载信号的上报等子功能

●“A、B通道切换”功能逻辑为：a)上电默认为A通道；b)A通道周期自检项任一故障，切换为B通道；c)B通道周期自检任一故障且A通道正常，切换为A通道；d)B通道周期自检任一故障且A通道故障，保持B通道；时间约束：e)通道切换时间约束为15ms；f)通道周期自检时间间隔为15ms。

●“看门狗复位”功能逻辑为：a)喂狗时间超过15ms看门狗复位；时间约束：b)看门狗喂狗周期为5ms。

针对该起落架系统软件展开安全性分析工作，识别软件需求中潜在的失效模式，并分析失效模式的原因和影响，确定失效模式的控制措施。下面将阐述如何利用本发明提出的基于使用剖面的软件安全性分析方法进行安全性分析。

步骤1：使用场景构建，包括如下子步骤：

步骤1.1：分析事件列表，典型结果详见表1第1-2列。

步骤1.2：确定事件的事件发起方和执行方、逻辑关系，典型结果详见表2第3-5列。

步骤1.3：明确事件的输入、输出，典型结果详见表2第6-7列。

步骤2：综合使用场景构建，包括如下子步骤：

步骤2.1：分析使用场景列表，典型结果详见表2第2-3列。

步骤2.2：明确使用场景之间的逻辑关系，典型结果详见表2第4列。

步骤2.3：明确使用场景之间的时序约束，典型结果详见表2第5列。

步骤3：使用场景分析,是指针对构建的使用场景，包括如下子步骤：

步骤3.1：分析事件输入，典型结果详见表3第1-3列。

步骤3.2：分析事件逻辑，典型结果详见表3第4列。

步骤3.3：分析事件输出，典型结果详见表3第5列。

步骤4：综合场景分析，包括如下子步骤：

步骤4.1：分析场景间的逻辑关系，典型结果详见表4第1-4列。

步骤4.2：分析场景间的时序关系，典型结果详见表4第1-3、5列。

步骤4.3：分析场景失效对综合场景影响，典型结果详见表4第6列。

步骤5：失效链确定，包括如下子步骤：

步骤5.1：确定失效原因，典型结果详见表5第1列。

步骤5.2：关联场景失效，典型结果详见表5第2列。

步骤5.3：综合场景失效，典型结果详见表5第3列。

步骤6：获取软件安全性需求，包括如下子步骤：

步骤6.1：确定系统危险，典型结果详见表6第1-3列。

步骤6.2：确定相应的控制措施，典型结果详见表6第4列。

步骤6.3：获取软件安全性需求，典型结果详见表6第5列。

其中，表1是起落架系统软件安全性分析项目中的典型使用场景构建结果；

表2是起落架系统软件安全性分析项目中的典型综合使用场景构建结果；

表3是起落架系统软件安全性分析项目中的典型使用场景分析结果；

表4是起落架系统软件安全性分析项目中的典型综合使用场景分析结果；

表5是起落架系统软件安全性分析项目中的典型失效链确定结果；

表6是起落架系统软件安全性分析项目中的典型获取软件安全性需求结果。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，其具体步骤如下：

步骤一：根据功能使用情况，分析事件列表，确定事件发生的时间、发起方和执行方，并明确各方逻辑关系，同时明确事件的输入、输出信息，进行使用场景构建，输出使用场景列表；

步骤二：分析使用场景列表，明确使用场景之间的逻辑关系，明确使用场景时间的时序约束，进行综合使用场景构建，建立综合使用场景模型；

步骤三：基于使用场景列表，分析事件输入，分析事件逻辑，分析事件输出，进行使用场景分析，得到场景失效列表；

步骤四：基于使用场景模型和场景失效列表，进行综合场景分析，分析场景间的逻辑关系、分析场景间的时序关系、分析场景失效对综合场景的影响；

步骤五：基于场景失效列表对综合使用场景的影响以及综合使用场景模型，进行失效链确定,确定失效原因、关联场景失效以及综合场景失效，并输出失效原因和多场景失效列表；

步骤六：基于失效原因以及多场景失效列表，确定系统危险，确定分配到软件的系统危险控制措施，获取软件安全性需求。

2.如权利要求1所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，使用场景描述最终用户使用相关功能需求的一组事件序列，使用场景定义为七元组Sc＝{m_i,t_i,ma_i,me_i,mi_i,mo_i,mr_i}，其中m_i为第i个事件，t_i为该事件发生的特定时间段，ma_i为该事件发起方，me_i为该事件执行方，mi_i为该事件输入，mo_i为该事件输出，mr_i为该事件的逻辑关系集合，逻辑关系包括||、&&、！，其中“||”表示“或”，“&&”表示“与”，“！”表示“非”。

3.如权利要求1所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，步骤一的使用场景构建的具体步骤如下：

步骤1.1：分析事件列表，根据最终用户对相关功能的使用情况，分析使用情况中所涉及的事件，形成事件列表m_i，以及该事件发生的时间段t_i；

步骤1.2：确定事件的事件发起方和执行方，根据场景中事件列表mi，确定每一个事件的发起方mai、执行方mei；优选地，事件mi的发起方或执行方涉及多方，需要在事件逻辑集合mri确定各方之间的逻辑关系；

步骤1.3：明确事件的输入、输出，根据每一个事件mi的发起方mai确定事件输入mii，根据事件的执行方mei确定事件输出moi，构建使用场景Sc＝{mi,ti,mai,mei,mii,moi,mri}。

4.如权利要求3所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，综合使用场景描述软件多个功能协同完成最终用户某项任务的使用情况，包含了多个使用场景，各使用场景之间存在时序约束、逻辑关系，综合使用场景定义为三元组CSc＝{Sc_i,Scr_i,Sct_i}，其中Sc_i为第i个使用场景，Scr_i为该使用场景的逻辑关系集合，逻辑关系包括||、&&、！，其中“||”表示“或”，“&&”表示“与”，“！”表示“非”，Sct_i为该使用场景的时序约束集合，时序约束包括同步⊥、前置异步∧、后置异步∨。

5.如权利要求4所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，步骤二的综合使用场景构建的具体步骤如下：

步骤2.1：分析使用场景列表，根据最终用户想要完成的任务以及任务使用功能的情况，分析任务所涉及的场景，形成场景列表Sc_i；

步骤2.2：明确使用场景之间的逻辑关系，根据综合使用场景中场景列表Sc_i，确定每一个场景和其它使用场景之间的逻辑关系Scr_i；

步骤2.3：明确使用场景之间的时序约束，根据综合使用场景中场景列表Sc_i，确定每一个场景和其它使用场景之间的时序约束Sct_i，构建综合使用场景CSc＝{Sc_i,Scr_i,Sct_i}。

6.如权利要求5所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，步骤三的使用场景分析具体包括如下步骤：

步骤3.1：分析事件输入，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其输入mi_i进行分析：

a)分析是否由于硬件相关失效引起事件执行失控；

b)分析错误、虚假、超范围数据是否引起事件执行失控；

c)分析输入mi_i满刻度和零表示都与任何数字到模拟、模拟到数字是否兼容，是否引起事件执行失控；

d)分析已有输入mi_i的失效检测和处理策略是否影响事件执行；

e)分析输入mi_i约束关系是否引起事件执行失控；

步骤3.2：分析事件逻辑，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其逻辑关系集合mr_i进行分析：

a)分析事件逻辑关系是否已经明确有效的事件状态，以及禁止或不适用的事件状态；

b)分析事件逻辑关系是否对错误的或、与、非关系条件进行防护，避免进入禁止或不适用的事件状态；

c)分析事件逻辑关系是否存在异常情况，异常情况包括未实现、未按时实现、错误实现；

步骤3.3：分析事件输出，针对场景中事件列表中事件m_i，围绕其输出mo_i进行分析：

a)分析是否由于硬件相关失效引起事件执行失控；

b)分析错误、虚假、超范围数据是否引起事件执行失控；

c)分析输出mo_i满刻度和零表示都与任何数字到模拟、模拟到数字是否兼容，是否引起事件执行失控；

d)分析已有输出mo_i的失效检测和处理策略是否影响事件执行；

e)分析输出mo_i约束关系是否引起事件执行失控。

7.如权利要求6所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，步骤四的综合场景分析针对构建的综合场景，从综合场景中包含的场景逻辑关系、场景时序关系、场景失效对综合场景的影响进行分析，其具体步骤如下：

步骤4.1：分析场景间的逻辑关系，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕其逻辑关系Scr_i进行分析：

1)分析场景逻辑关系是否已经明确有效的场景状态，以及禁止或不适用的场景状态；

2)分析场景逻辑关系是否对错误的或、与、非关系条件进行防护，避免进入禁止或不适用的场景状态；

3)分析场景逻辑关系是否存在异常情况，所述异常情况包括未实现、未按时实现、错误实现；

步骤4.2：分析场景间的时序关系，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕其时序关系Sct_i进行分析：

1)分析场景时序关系是否已经明确有效的场景状态，以及禁止或不适用的场景状态；

2)分析场景时序关系是否对错误的同步、前置异步、后置异步条件进行防护，避免进入禁止或不适用的场景状态；

3)分析场景时序关系是否存在异常情况，所述异常情况包括未实现、未按时实现、错误实现；

步骤4.3：分析场景失效对综合场景影响，针对综合场景中场景列表中场景Sc_i，围绕场景失效对综合场景的影响进行分析：

1)分析每个场景失效是否都有相应的处理策略和防护策略；

2)分析每个场景失效的处理策略、防护策略在综合场景中是否合理；

3)分析各场景失效的处理策略、防护策略是否存在冲突；

4)分析每个场景失效是否通过场景逻辑关系、时序关系造成综合场景失效。

8.如权利要求7所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，失效链确定的具体步骤如下：

步骤5.1：确定失效原因，根据使用场景分析中针对事件m_i围绕事件输入、事件逻辑关系、事件输出等角度的分析结果，获得失效原因，并确定失效原因与使用场景的映射函数fs(fr)；

步骤5.2：关联场景失效，根据综合场景分析中针对场景Sc_i围绕场景逻辑关系、场景时序关系、场景失效对综合场景的影响等角度的分析结果，获得场景失效，并确定场景失效与综合场景的映射函数fc(fs)；

步骤5.3：综合场景失效，根据失效原因与使用场景的映射函数fs(fr)，以及场景失效与综合场景的映射函数fc(fs)，确定失效原因与综合场景的映射函数f(fr)＝fc(fs(fr))。

9.如权利要求8所述的基于使用剖面的软件安全性分析方法，其特征在于，获取软件安全性需求的具体步骤如下：

步骤6.1：确定系统危险，根据失效原因与综合场景的映射函数f(fr)＝fc(fs(fr))，确定软件失效引发的系统危险；

步骤6.2：确定相应的控制措施，根据引发系统危险的失效原因确定相应的控制措施；

步骤6.3：确定相应的控制措施，针对控制措施进行分析，将分配到软件的控制措施，落实到软件需求中，获得软件安全性需求。