Оценка надежности программного приложения "CRYPTO v1.3"

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

"Омский государственный технический университет"

Институт дизайна и технологий

Кафедра прикладной информатики и математики

Курсовая работа

По дисциплине: Анализ эффективности информационных систем

Тема: "Оценка надежности программного приложения "CRYPTO v1.3""

Выполнил: Фадеев Дмитрий Николаевич

Руководитель работы:

Калиберда Елена Анатольевна к.т.н., доцент

Омск

2016



Содержание

Введение

Глава 1. Понятия и определения

1.1 Понятие информационной системы, её отличие от технической

1.2 Важность определения надежности информационных систем

Глава 2. Расчёт эффективности программного приложения

2.1 Блок схема программного приложения

2.2 Тестирование программного приложения

2.3 Минимизация логической функции с использованием карты Карно

2.4 Вероятность безотказной работы модулей ПП

2.5 Вероятность безотказной работы ПП

Заключение

Библиографический список



Введение

Иногда в уже отлаженные информационные системы требуется внедрение отдельных программных приложений (ПП), которое должны быть совместимы как с отдельными элементами, так и со всей системой полностью. При этом действия связанные с обеспечением качества, должны планироваться и проводиться с учетом, как выбранной модели жизненного цикла ИС, так и особенностей построения ее компонентов: баз данных (БД), пользовательских интерфейсов, функциональных приложений. И поэтому внедряемое программное приложение должно быть самым тщательным образом протестировано с целью выявления всех возможных ошибок и отказов.

В курсовой будет проведен расчет эффективности (работоспособности) программного приложения "CRYPTO v1.3" предназначенного для шифрования паролей пользователей по одному из четырех алгоритмов, которые в последующем будут хранится в безе данных, информационной системы в виде полученных хеш-сумм.

Наша работа будет построена в следующей последовательности:

1. Для начала рассмотрим некоторые теоритические аспекты анализа эффективности информационных систем.

2. На втором мы сформулируем условия работоспособности нашего программного приложения

3. На третьем этапе мы составим, и рассмотри логическую функцию работоспособности программного приложения

4. Четвертым этапом будет минимизация полученной логической функции с использованием кары Карно.

5. На пятом этапе мы будем арефметезировать полученную в ходе минимизации логическую функцию с цель дальнейшей оценки надежности программного приложения.

После того как мы пройдем все этапы определения надежности ПП, то можно будет подвести итоги проведенного анализа и сделать выводы.



Глава 1. Понятия и определения

1.1 Понятие информационной системы, её отличие от технической

Информационная система -- это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации компьютера. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.

Необходимо понимать разницу между компьютерами и информационными системами. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом для информационных систем. Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.

В нормативно-правовом смысле информационная система определяется как "организационно упорядоченная совокупность документов (массив документов) и информационных технологий, в том числе и с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы" (Закон РФ "Об информации, информатизации и защите информации" от 20.02.1995, № 24-ФЗ).

1.2 Важность определения надежности информационных систем

Использование современных компьютеров и компьютерных систем (КС) может иметь место при условии их достаточно надежной работы. Основными причинами, определяющими повышенное внимание к проблемам надежности являются:

рост сложности аппаратуры и появление сложных высокопроизводительных компьютерных систем КС;

медленный рост уровня надежности комплектующих элементов;

увеличение важности выполняемой аппаратурой функций;

усложнение условий эксплуатации и др.

Надежность компьютеров и КС определяется, с одной стороны, отсутствием отказов, сбоев и ошибок в работе устройств, с другой возможностью восстановления аппаратуры и вычислительного процесса.

Основными задачами теории надежности являются:

методы анализа надежности элементов и систем;

установление видов количественных показателей надежности;

выработка методов аналитической оценки надежности;

разработка методов оценки надежности по результатам испытаний;

оптимизация надежности на стадиях разработки и эксплуатации.

При определении основных терминов и понятий в области надежности (например, отказ, восстановление, само понятие надежности и др.) будем следовать нормативно-техническим документам системе государственных стандартов "Надежность в технике", описываемая ГОСТ.24.701-86.

Основным понятием в теории надежности является понятие системы. Под системой понимают совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций. Например, в качестве систем могут рассматриваться КС, вычислительный комплекс, автоматическая система управления движением космического корабля, судна, микропроцессорная система и др.

Объекты, образующие системы представляют собой элементы системы. Элементом системы называют часть системы, которая имеет самостоятельную характеристику надежности, используемую при расчетах и выполняющую определенную функцию в интересах системы. Примерами элементов для систем, перечисленных выше, могут служить соответственно ЗУ-КС, мини-микро ЭВМ вычислительного комплекса, исполнительный механизм рулевого привода и т.д. Каждый из этих элементов можно рассматривать в качестве системы, состоящей из более мелких элементов.

Элементы и системы могут находится в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном.

Работоспособным называется такое состояние системы (элемента), при котором они способны выполнить заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией (НТД). логический карно тестирование приложение

Неработоспособным называется состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не находится в переделах, установленных, нормативно-технической документацией.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т.е. в переходе её из работоспособного в неработоспособное состояние, называется отказом.



Глава 2. Расчёт эффективности программного приложения

Программное приложение "CRYPTO v1.3" (Рис.1) предназначенного для шифрования паролей пользователей по одному из четырех алгоритмов, которые в последующем будут хранится в безе данных, информационной системы в виде полученных хеш-сумм.

С целью определения эффективности данного ПП, расчёт надежности "CRYPTO v1.3" будет рассчитан логико-вероятностным методом.

Рис.1. Программное приложение CRYPTO v1.3.

2.1 Блок схема программного приложения

Программное приложение (ПП) "CRYPTO v1.3", (Рис.1), состоит из 7 модулей. Каждый модуль имеет свой номер, соответствующее название и связи между собой.

X1) Заполнение поля.

X2) Выбор алгоритма DES (Select DES).

X3) Выбор алгоритма AES (Select AES).

X4) Результат шифрования (хеш - DES).

X5) Результат шифрования (хеш - AES 128).

X6) Результат шифрования (хеш - AES 192).

X7) Результат шифрования (хеш - AES 256).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2. Блок схема ПП.

2.2 Тестирование программного приложения

Тестирование программы проводилось в течение 20 минут, и за весь период было зафиксировано 3 сбоя, что отражает таблица №1.

Таблица 1. Таблица отказов

Время	10.50	10.53	10.57	11.00	11.04	11.06	11.10
Отказ		1	1				1
Модуль		X2	X3				X7
Тип отказа		Не выбран алгоритм	Не выбран алгоритм				Программный сбой

Из всех зафиксированных сбоев 66% это человеческий фактор, и лишь 34% программный сбой. Сбоев другого характера зафиксировано не было.

И так в процессе тестирования программы мы обнаружили 3 сбоя, чтобы выяснить, повлияют ли эти сбои на работоспособность ПП, построим логическую функцию и минимизируем её с помощью карты Карно.



2.3 Минимизация логической функции с использованием карты Карно

Для расчета надежности ПП сначала составим логическое выражение приведенной выше блок-схемы, но так как у нас модулей более 4, то разобьём их на два блока: допустим блок № 1 (Рис.2) равен Y1, а блок № 2 (Рис.3) равен Y2.

Рис.2. Блок № 1.

Тогда для блока № 1, минимизация не требуется и функция будет равна F^1= Y1=X2X4

Рис.3. Блок № 3.

Для блока № 2 запишем функцию, когда блок работоспособен (для удобства заменим X3X5X6X7 на X1X2X3X4):

F^2=X1X2vX1X3vX1X4vX1X2X3vX1X2X4vX1X3X4VX1X2X3X4

для минимизации с использованием карты Карно дополним функцию:

F^min=X1X2X3vX1X2X?3vX1X2X3vX1X?2X3vX1X2X4vX1X?2X4vX1X3X4vX1X?3X4 X1X2X3X4vX1X2X3X?4vX1X2X?3X4vX1X2X?3X?4vX1X2X3X4vX1X2X3X?4vX1X?2X3X4vX1X?2X3X?4vX1X2X3X4vX1X2X3X?4vX1X?2X3X4vX1X?2X?3X4vX1X2X?3X4vX1X?2X?3X4

Теперь функцию можно минимизировать на карте Карно (Рис.4):

Размещено на http://www.allbest.ru/

=X1X2vX1X3vX1X4=X1(X2vX3vX4)

или X3(X5vX6vX7)

F^2 = Y2 = X3(X5vX6vX7)

Рис.4. Карта Карно.

В ходе проведенной минимизации стало известно, в каких случаях программный объект (F^0) работоспособен: F^0 = X1(X2X4vX3(X5vX6vX7))

2.4 Вероятность безотказной работы модулей ПП

Вероятность безотказной работы (ВБР) будем рассчитывать как деление объектов исправно работающих в промежутке времени на число объектов в начале испытаний.

- Равно количество сбоев, деленное на промежуток времени.

t - Период тестирования.

За весь период тестирования было зафиксировано 3 сбоя, и поэтому:

(X2) =1/3=0,33; P (2) =2,7 - 0,33*20=1/703,07=0,001

(X3) =1/4=0,25; P (3) =2,7 - 0,25*20=1/143,4=0,006

(X7) =1/13=0,07; P (7) =2,7 - 0,07*20=1/4,01=0,249

2.5 Вероятность безотказной работы ПП

И так, определив когда наше программное приложение работоспособно, мы с использованием арифметической логической функции можем определить его вероятность безотказной работы (ВБР), которая равна:

P0 = PX1 * (PY1 + PY2 - PY1 * PY2)

Для этого определим ВБР для первого блока ПП:

PY1 = X2 * X4 = 0,001 * 1 = 0,001

ВБР для второго блока ПП:

PY1 = X2 * ((X5 + X6 - X5 * X6) + X7) * (X5 + X6 - X5 * X6) * X7) =

= 0,006*((1+1-1*1)+0,249)*((1+1-1*1)*0,249) = 0,001

ВБР для всего ПП:

P0 = 1*(0,001+0,001-0,001*0,001) = 0,0019 = 1,9*10-3

Получившейся показатель говорит о плохой отказоустойчивости ПП "CRYPTO v1.3", а значит его дальнейшее применение в информационной системе не целесообразно.



Заключение

Предварительное тестирование информационных систем важно для минимизации рисков при внедрении информационной системы.

Анализ эффективности информационных систем помогает определить общую надежность и выявить проблемные модули системы с низким показателем эффективности.

В результате проделанной работе был проведен анализ программного приложения "Музыкант" и выполнена оценка его надежности. В ходе работы было выяснено что вероятность безотказной работы каждого модуля очень низкая, в следствии того, что программа не подвергалась достаточной отладке и тестированию она должна быть отправлена на дальнейшую доработку, в настоящий момент применение рассмотренного ПП не целесообразно.



Библиографический список

1.Калиберда, Е. А. Анализ эффективности информационных систем : учеб. Пособие для студ. / Е. А. Калиберда, Е. П. Яхина. - Омск : Издат.-полиграф.центр ОГИС, 2006. - 108 с.

2. Научная электронная библиотека "Киберленинка" [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/o-nadezhnosti-informatsionnyh-sistem. Загол. с экрана. (дата обращения: 24.11.16).

Размещено на Allbest.ru

...