[發明專利]一種基于軟件故障傳播的軟件系統關鍵實體挖掘方法

有效

• 申請號: 201911069087.7
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110851177B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 宏晨;劉暢;李文法
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: G06F8/75
• 分類號: G06F8/75;G06F11/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

1.一種基于軟件故障傳播的軟件系統關鍵實體挖掘方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，建立軟件網絡；

第二步，構建軟件網絡的節點攻擊策略；

第三步，針對構建的節點攻擊策略建立軟件網絡的故障傳播模型，計算相對失效比率S來評估故障傳播結束后軟件網絡的損壞情況；

第四步，利用相對失效比率S識別出軟件系統中的關鍵實體；

步驟3中所述的故障傳播模型用于針對軟件系統中的節點集合Z攻擊，其中，第m時間步，將總攻擊成本R^t施加到Q個節點上，則節點i(i∈Z)的狀態即故障傳播模型具體如下：

其中，ε(0≤ε≤1)是耦合強度，f_i(*)為logistic映射，a_ij表示網絡中節點i和節點j的關聯關系，如果節點i和節點j間有連邊，則a_ij＝1，否則a_ij＝0，k(i)表示節點i的度；m表示第m個時間步；

其中，

其中，y_i為節點i的中心性(Centrality)，可以是節點的度、介數、強度、聚類系數或接近中心性，α(0α≤2)為可調節參數；如果x_i(m)≥1，則節點i失效，節點i在第m+2時間步及以后的時間步都不再引起故障傳播，即x_i(t)≡0,tm，而在第m+1時間步，節點i的直接鄰居節點l的狀態將按照公式(1)更新；

所述的相對失效比率S的計算公式具體為：其中，N是軟件網絡中的節點總數，I(t)是軟件網絡在第t時間步失效的節點總數，T代表時間步總數，所述的第t時間步失效的節點指第t時間步狀態值x(t)≥1的節點。

2.根據權利要求1所述的一種基于軟件故障傳播的軟件系統關鍵實體挖掘方法，其特征在于：步驟1中所述的軟件網絡的實體可以是軟件系統中的函數、類、包、模塊或組件。

3.根據權利要求2所述的一種基于軟件故障傳播的軟件系統關鍵實體挖掘方法，其特征在于：

對于基于面向對象技術開發的軟件系統，如果將軟件源碼中的類當作網絡節點，類之間的關聯關系抽象為邊，則可以構建基于類的軟件網絡，此時類是軟件系統的實體；如果將軟件源碼中的包當作網絡節點，包之間的關聯關系抽象為邊，則可以構建基于包的軟件網絡，此時包是軟件系統的實體；

對于采用非面向對象技術開發的軟件系統，如果將軟件源代碼中的函數抽象為節點，函數之間的調用關系抽象為邊，則可以構建基于函數的軟件網絡，此時函數是軟件系統的實體。

4.根據權利要求1所述的一種基于軟件故障傳播的軟件系統關鍵實體挖掘方法，其特征在于：軟件故障傳播模型支持以下4種節點攻擊策略：

(1)基于度的節點攻擊策略：將軟件網絡中節點的度值按照從大到小的順序排列，選取度前Q個節點組成攻擊節點集合Z，度越大的節點越排在集合Z的前面，其中，節點i的度是指節點i的直接連邊的個數；

(2)基于聚類系數的節點攻擊策略：將軟件網絡中節點的聚類系數值按照從大到小的順序排列，選取前Q個節點組成攻擊節點集合Z，聚類系數越大的節點越排在集合Z的前面；節點的聚類系數定義為其中e_i為節點i的直接鄰居節點間的實際連邊個數之和，k_i為節點i的度；

(3)基于介數的節點攻擊策略：將軟件網絡中節點的介數值按照從大到小的順序排列，選取前Q個節點組成攻擊節點集合Z，介數越大的節點越排在集合Z的前面；節點的介數定義為其中N為網絡中的節點總數，n_jl為節點j到節點l的最短路徑的個數，n_jl(i)為節點j到節點l且經過節點i的最短路徑的個數；

(4)基于接近中心性的節點攻擊策略：將軟件網絡中節點的接近中心性值按照從大到小的順序排列，選取前Q個節點組成攻擊節點集合Z，接近中心性越大的節點越排在集合Z的前面；節點的接近中心性定義為其中N為網絡中的節點總數，d(i,j)為節點i到節點j的最短路徑長度。

5.根據權利要求1所述的一種基于軟件故障傳播的軟件系統關鍵實體挖掘方法，其特征在于：第四步，識別出軟件系統中的關鍵實體具體包括：

(1)針對每個攻擊策略，調節α∈(0，2]的值，得到最優α值使得相對失效比率S的值最大；

(2)對比不同攻擊策略在各自最優α值下的S值，S值最大的為最優攻擊策略；

(3)最優攻擊策略對應的Z集合即為軟件網絡中的關鍵節點，依據節點與實體的一一對應關系，得到軟件系統中的關鍵實體，Z集合中排位越靠前的節點對應的軟件實體越重要。