SU1437869A2 - Устройство дл контрол устойчивости функционировани программ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  проверки устойчивости функционировани  программ специализированных ЦВМ, имеющих программно- аппаратные средства защиты информации . Целью  вл етс  повьшение достоверности контрол . Устройство содержит генератор 1 псевдослучайных чисел, элементы ИЛИ 2 и 19, счетчик 3 выданных сбоев, счетчик 4 сигналов восстановлени , злементы И 5, 1А, 17 и 18, группы элементов И 6, 7 и 12, регистры 8 и 11, схему 9 сравнени , блоки 10 и 22 индикации, вычитающий счетчик 13, триггеры 15 и 16, счетчик 20 и блок 21 анализа. Контроль производитс  путем проверки свойства программы восстанавали- ватьс  после сбо  за требуемое врем  utAon, которое характеризует способность по АСУ реального времени вьшол- н ть заданное преобразование информации и формировать выходные реакции в пределах допусков, заданных спецификацией на программы, в течение времени цикла работы Ти, АСУ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. От С ЦВМ i (Л

Description

liU

со

ч|

00 05

К)

Изобретение отгюситс  к вычислительной технике и может быть испо;1ь- зовано дл  проверки устойчивости функционировани  программ специализированных ЦВМ (СЦВМ), име.ощих средства црограммно-аппаратной защиты информации и вычислительного процесса .

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности контрол  устойчивости вьтолненн  программы СЦВМ, работающих в реальном масштабе времени

На фиг. I представлена структурна  схема устройства дл  контрол  устойчивости функционировани  про- .-. граммJ на фиг. 2 - структурна  схема генератора псевдослучайных; чисел; на фиг. 3 - структурна  схема схемы сравнени , на фиг. 4 - структурна  схема блока анализа.,

Устройство дл  контрол  устойчивости функционировани  програг-м (фиг, ) содержит генератор 1 псев дослучайных чисел, первый элемент I DTI-I 2; счетчшс 3 вьщанных сбоев, сче

Ч1Ж

сигналов восстановлени , первый элемент И 5, первую группу 6 элементов И, втор  о группу 7 элементов И,, первый регистр 8, схему 9 сравнени  первый блок 10 индикации, второй регистр i ,, третью группу 12 элементов И5 вычитающирЧ счетчик 13, много- входовый элемент И 14-, первый 15 и второй 16 триггеры, второй J7 и третий 18 элементы И, второй элемент I-ilffi 19, третий счетчшс 20, блок 2 анализа и второй блок 22 индикации.

На вход 23 подаетс  сигнал Установка в начальное состо ние.Вход 24 . вл етс  входом Сигнал восстановлени  устройства, вход 25 входом Занесение кода допустимого интервала времени восстановлени  устройства , вход 26 первым тактовым входом устройства, а вход 27 - вторым тактовым входом.

Генератор 1 (фиг. 2), представл ющий П-разр дный генератор псевдослучайных чисел, состоит из линейного f eHepaTopa 28 псевдослучайных чисел 28, группы 29 элементов И и триггера 30.

Схема 9 сравнени  (фиг. 3) состоит из коммутатора 3i, группы 32 элементов И, элемента И 33 и элемента НЕ 34.

Блок 2i анализа , (фиг.4) состоит из груп 34 и 36 элементов И, регистра 37, схемы 38 сравнени , триггеров 39 и 40 и элемента И 41.

Устройство работает следующим об- - разом.

Сигнал Установка в исходное состо ние , поступающий с входа 23 устройства , устанавливает счетчики 3,4,

0 13 и 20, регистры 8 и 11, регистр 37 и триггеры 15, 39, 40 блока 21 в нулевое, а триггер 30 блока 1 в единичное состо ние. На информационный вход регистра I1 заноситс  код до5 пустимого интервала времени восстановлени  программы At доп.. Сигнал начальной установки, поступающий на установочный вход генератора 1, переводит триггер 30 в единичное состо 0 ние. Триггер 30 выдает отпирающт

потенциал на разрешающие входы группы 29 элементов И. Вследствие этого импульсные сигналы случайных кодов сбоев с интенсивностью, определ емой

5 тактовыми импульсами с входам 26 (период Tl), вЕадаютс  с выходов соответствующих разр дов линейного генератора 28 псевдослучайных чисел через группу 29 элементов И. В зависимости от

0 того, какие именно спецификации на устойчивость программ кон тролируютс , сформированный случайньш код подаетс  либо на буферный регистр канала СЦВМ, чем вызываютс  искажени  исходных

5 данных программ, либо на регистры арифметического устройства СЦВМ, чем вызьшаютс  искажени  внутренней информации программ и сбои выполнени  команд СЦВМ, либо на бу0 фарный,регистр ПЗУ пам ти программ, чем вызьшаютс  искажени  хода вычислительного процесса. Данные сбои и ошибки либо фиксируютс  программ- но-аппаратныг-1и средствами контрол 

5 (производитс  восстановление информации и вычислительного процесса и вьщаетс  сигнал восстановлени ), либо они проход т незамеченными (сигнал восстановлени  не формируетс  и

Q на выходе программы СЦВМ получаетс  правильный результат). Дл  СЦВМ, работающих в реальном масштабе времени в контуре АСУ, первоочередной з.ада- чей  вл етс  реализаци  заданного

е множества функций управлени  на фиксированное врем  цикла работы АСУ Тц + Тр, где Тф - врем  решени  задач управлени . То Т + Tg, - резерв времени, отводимый дл  к .нтрол  и восстано лени  процесса управлени  .

Свойство программ восстанавливатьс  после сбо  за требуемое врем , которое должно быть меньше Тр, характеризуетс  показателем устойчивости PU, . В ка.естве спецификации на устойчивость используетс  веро тность того, что при воздействии сбо  определенного типа программа обнаружит факт сбо , восстановит информацию или ход вычислительного процесса и выдаст, правильный резуль та г за врем  tt tp- - At доп. , где tp - среднестати- ческа  оценка, времени реализации программы по всему множеству маршрутов реализации при условии отсутстви  сбоев н отказов. Таким образом, дл  контрол  усто 1чивости функционировани  nporpoMN СЦВМ, рабо-тающих в реальном масштабе времени, необходимо сформировать определенное количество сбоев и зафиксировать число вьщанных сбоев Set , подсчитать число сигналов восстановлени  программ за требуемое врем  тВ(дойоп) и вычислить оценку устойчивости

PIJ mB(4tAon)/Scb (1) При PI РТР программа  вл етс  устойчивой , иначе программа  вл етс  неустойчивой и нуждаетс  в доработке Техническа  реализаци  данного

подхода состоит в следующем.

,. „„ лс сформирован программой в

Импульсный сигнал случайного ко- 35 . / . I

,времени t At дол с момен

да сбо  с выхода генератора I псевдослучайных чисел параллельно с вьща- чей на СЦВМ поступает на входы ИЛИ 2,

сигнал с выхода которого поступает

о40

на счетньш вход счетчика 3 вьщанных

сбоев, увеличива  его значение на I. Этот же сигнал устанавливает в единичное состо ние триггеры 15 и 16, и поступа  на импульсные входы группы 12 элементов И, считывает код допус тимого интервала времени восстановлени  программы с регистра 11 на вычитаемый счетчик 13.

J - -

Тактовые импульсы с периодам Tij gQ

(Te iT) с входа 27 устройства поступают на импульсный вход элемента И 17 на потенциальный вход которого подаетс  разрешающий потенциал с тригЕсли сигнал восстановлени  был

течение

времени t At дол с момента выдачи сбо , то значение счетчика 13 не равно О, на выходе схемы И 14 сигнал не формируетс , триггер 16 остаетс  в единичном состо нии и выдает разрешающий потенциал на элемент И 18, следовательно, сигнал восстановлени  через элемент И 18 поступает на счетный вход счетчика 45 2- увеличивает значение его на 1

т.е. счетчик 20 производит подсчет .тЕ(дТдоп) - числа восстановлений .программы за допуст1 мое врем . Если сигнал восстановлени  был сформирован программой за врем  t Д с момента выдачи сбо , то в момент времени t Т2 значение счетчика 13 становитс  равным О, вследствие чего срабатывает схема

гера 15. С выхода элемента И 17 так- §5 триггер 16 переводитс  в сос- товые импульсы поступают на счетный вход вычитающего счетчика 13, умень 1 в каждом

ша  его значение на такте.

то ние О и закрьшает элемент И 18 поэтому сигнал восстановлени  не пр ходит на счетчик 20 и значение его не измен етс .

Вычитающий счетчик I3 представл ет собой асинхронный двоичный вычитающий счетчик. При достижении текущим временем t максимально возможного времени восстановлени , т.е. при t ДТдоп значение счетчика 13 становитс  равным О. Очередной тактовый импульс, поступа  на импульсный вход элемента И 14, на потенциальные входы которого подаютс  сиг- . налы с инверсных выходов информационных разр дов счетчика 13, формирует на выходе элемента сигнал, поступаюЩий на триггер 16 и устанавливающий его в состо ние О, вследствие чего элемент И 18 закрьгеаетс .

При обнаружении ошибки и восстановлении искаженной информации программным фильтром, либо при повторном исполнении защищенного участка программы при сбое в СЦВМ вырабатываетс  сигнал восстановлени , который подаетс  на вход 24 устройства.

Этот сигнал поступает на счетньш вход счетчика 4 сигналов восстановлени , увел1-гчива  его значение на ), и на входы элементов И 18 и ИЛИ 19. С выхода элемента ИЛИ 19 сиг - нал восстановлени  устанавливает

в О триггер 15, элемент И 17

лс сформирован программой в

35 . / . I

времени t At дол с момен

40

gQ

закрываетс , и прекращаетс  изменение значени  счетчика 13..

Если сигнал восстановлени  был

течение

времени t At дол с момента выдачи сбо , то значение счетчика 13 не равно О, на выходе схемы И 14 сигнал не формируетс , триггер 16 остаетс  в единичном состо нии и выдает разрешающий потенциал на элемент И 18, следовательно, сигнал восстановлени  через элемент И 18 поступает на счетный вход счетчика 45 2- увеличивает значение его на 1,

т.е. счетчик 20 производит подсчет .тЕ(дТдоп) - числа восстановлений .программы за допуст1 мое врем . Если/ сигнал восстановлени  был сформирован программой за врем  t Д с момента выдачи сбо , то в момент времени t Т2 значение счетчика 13 становитс  равным О, вследствие чего срабатывает схема

триггер 16 переводитс  в сос-

то ние О и закрьшает элемент И 18, поэтому сигнал восстановлени  не проходит на счетчик 20 и значение его не измен етс .

При выдаче определенного числа сбоев разр ды/счетчика 3 выданных сбоев устанавливаютс  в единичное состо ние . Информаци  данных разр дов поступает на входы многовходовой схемы И 5, вследствие чего на ее выходе формируетс  сигнал Останов контрол  . Данный сигнал поступает на вход генератора псевдослучайных чисел и устанавливает триггер 30 управлени  в состо ние О, группа 29 элементов И закрываетс  и прекращаетс  выдача в СЦВМ случайных, сбоев.

Этот же сигнал Останов контрол  поступает на разрешающие входы групп 6 и 7 элементов И. Группы 6 и.7 элементов И срабатьшают и состо ни  счетчиков 3 и 4 записываютс  в соответствующие разр ды регистра 8, причем в (1+ R/2)-6 разр д (перва  половина регистра записываетс  состо ние .счетчика 3 выданных сбоев, а в (R/2+ +1-К)-е разр ды (втора  половина регистра ) - состо ние счетчика 4 сигналов восстановлени  (R - общее количество разр дов регистра). Сформированные значени  разрадов регистра поступают -на вход схемы 9 сравнени . Коммутатор 31 представл ет собой тумблерные переключательные элементы , осуществл ющие подключение определенных разр дов регистра 8 к группе 32 элементов И, Номера подключаемых разр дов определ ютс  значени ми чисел V и ScT , где V - количество сигналов восстановлени , ScjS - количество вьаданных сбоев.

Причем к первым входам элементов И 32 подключаютс  разр ды первой половины регистра 8, а к вторым входам элементов И - разр ды второй половины регистра 8.

При совпадении значение I во всех подключаемых разр дах регистра 8 все элементы И группы 32 срабатывают и выдают сигналы на входы многовходовой схемы И 33, на выходе которой формируетс  сигнал сравнени .

Если значени  1 разр дов не совпали хот  бы в одном элементе И группы 32, то сигнал совпадени  на выход элемента И 33 не формируетс , а на выходе элемента НЕ 34 устанавливаетс  сигнал несовпадени .

Сигналы совпадени  или несовпаде НИН с выходов схемы 9 сравнени  поступают на вход блока 10 индикации дл  информировани  о степени устой378696

чивости функционировани  прог раммы СЦВМ без учета реального времени работы АСУ.

f. Сигнал Останов контрол  подаетс  также на первый управл ющий вход блока 21 анализа, который соединен с разрешающими входами групп 35 и 36 элементов И, информационные

0 входы которых подкгаочены к выходам . соответствующих разр дов счетч иков 3 и 20, Группы 35 и 36 элементов И срабатывают и состо ни  счетчиков 3 и 20 записьшаютс  в соответствующие

15 разр ды регистра 37 (далее работа регистра 37 и схемы 38 сравнени  аналоги -гна работе регистра В и схемы 9 сравнени )

На второй управл (;щий вход блока

0 21 поступает сигнал с единичного выхода схемы 9 сравнени , который устан.авливает триггер 39 в едипич- ное состо ние.

Если выполн етс  условие 1 9 РТР ,

5 т.е. на едишгчиом выходе схемы 38 сравнепи  сформирован сигнал, то триггер 40 также переводитс  в вди- пичпое состо ние, элемент И 41 сра- батывает и на блок 22 шщикации по0 ступает сигнал о том, что программа устойчива в режиме реального времени . Иначе блок 22 индикации сигнализирует о недостаточной устойчивости программы СЦВМ-в режиме реального

35 времени.

Предлагаемое устройство дл  конт- рол  устойчивости фу жционировани  программ позвол ет проверить свойство программы восстанавливатьс  после

0 сбо  за требуемое врем  и

Claims (2)

1. Устройство дл  контрол  устойчивости функционировани  программ

5 по авт. св. № 1256033, отличающеес , тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , в устройство введены второй регистр, треть  группа элементов И, вычитающий

0 счетчик, многовходовый элемент И, первый и второй триггеры, второй и третий элементы В, второй элемент ИЛИ, третий счетчик, блок анализа и второй блок индикации, причем вход

5 начальной установки устройства соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и входами сброса блока анализа, третьего счетчлка, вычитающего чика и второго регистра, вход зада-

7

НИН докустимого интервала времени восстановлени  устройства соединен с информационным входом второго регист ра, выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей групны, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И третьей группы и единичными входами первого и второго триггеров, выход каждого элемента И третьей группы соединен с соответствующим информационным входом вычитающего счетчика, пр мой выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход которого со- еинен со счетным входом вычитающего счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевьм входом первого триггера, второй тактовьй вход устройства соединен с вторым входом второго элемента И и стробирующим входом многовходового элемента И-, разр дные выходы вычитающего счетчика соединены с группой информационных входов многовходового элемента И, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, вход восстановлени  устройства соединен с первым входом третьего элемента И и вторым входом второго элемента ИЛИ, пр мой выход второго триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, информационный выход которого соединен с первым информационным входом ,блока анализа, информационный выход счетчика выданных сбоев соединен с вторым информационным входом блока анализа, выход первого элемента И

20

378698

соединен с первыт-i тактовым входом блока анализа, выход равенства схс- иы сравнени  соединен с вторым тактовым входом блока анализа, выходы R

признаков устойчивости и неустойчивости программы которого соединены с информационньии входами второго блока индикации.

10

2. Устройство по п, 1, о т л и чающеес  тем, что блок анализа содержит регистр, схему сравнени , две группы элементов И, два 5 триггера, элемент И, причем первые входы элементов И первой и второй групп образуют соответственно второй и первый информационные входы блока, вторые входы элементов И первой и второй групп объединены и подключены к первому тактовому входу блока, выходы элементов И первой и второй групп соединены с соответствующими информационными входами регистра, разр дные выходы которого соединены с соответствующ1-1ми информационными входами схемы сравнени , нулевые входы первого и второго триггеров и вход сброса регистра подключены к входу сброса блока, выход Больше схемы сравнени  соединен с единичным входом второго триггера, выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к первому и второму входам элемента li, выход которого и выход Меньше схемы сравнени   вл ютс  соответственно выходами признаков устойчивости и неустойчивости программы блока, еди- ничньй вход первого триггера подключен к второму тактовому входу блока.

25

30

35

40

в сивм

и на cjreffy

ИЛ г

О/п счетиика 3 От cvemvu/fa 20 Яыванных cffoee

От зйв мента

J

на SflOft Z2 индикации Фиг.«

.Ч