Software-Qualität Ausgewählte Kapitel

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1 Martin Glinz Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel 9 Verlässlichkeit Martin Glinz. Alle Rechte vorbehalten. Speicherung und Wiedergabe für den persönlichen, nicht kommerziellen Gebrauch gestattet; bei auszugsweiser Verwendung mit Quellenangabe. Verwendung für Unterrichtszwecke oder kommerziellen Gebrauch nur mit vorheriger schriftlicher Genehmigung des Autors.

2 Definition und Abgrenzung Verlässlichkeit (Dependability) Der Grad, in dem darauf vertraut werden kann, dass ein System zugesicherte Leistungen erbringt bzw. zugesicherte Eigenschaften hat. Abzugrenzen von Zuverlässigkeit (reliability) Verfügbarkeit (availability) Informationssicherheit (security) Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität, Verbindlichkeit, Verfügbarkeit Nutzungssicherheit (safety) Sicherheitseigenschaften, Lebendigkeitseigenschaften Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 2

3 Bedrohungen Verlust der Verlässlichkeit durch Fehler im System Anforderungen korrekt interpretiert, aber fehlerhaft implementiert Anforderungen falsch interpretiert Nicht erkannte, unerwünschte Systemeigenschaften Probleme in der Systemumgebung Verlust geschieht Zufällig Fahrlässig In böser Absicht Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 3

4 Probleme in der Systemumgebung Fehler in der Systemumgebung Fehler in Geräten oder Nachbarsystemen Bedienfehler Äußere Störereignisse Verletzung von Annahmen Auftreten unerwarteter Fehler Unerwartete Reaktion auf Ausgaben des Systems Manipulationen durch Unberechtigte Missbrauch durch Berechtigte Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 4

5 Maßnahmen Verhindern Erkennen und korrigieren Tolerieren Darlegen Kosten und Nutzen abwägen Verlässlichkeit ggf. nur für kritische Teile etablieren Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 5

6 Mittel Verlässlichkeit im Betrieb erreichen durch Hinreichend häufigen Gebrauch Selbstüberwachende Systeme Verlässlichkeit vor Inbetriebnahme erreichen durch Analytisch, v.a. Test und Statische Analyse Konstruktiv Verifikation Model Checking Darlegung (Verlässlichkeitsfälle) Rigorose Prozesse Vereinfachen durch Modularisierung Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 6

7 Test Systemtest: ungenügend zur Etablierung von Verlässlichkeit Mittel der Wahl: Zufallstest nach Benutzungsprofil Erlaubt statistische Prognosen Probleme: Ermittlung der Benutzerprofile Braucht sehr viele Testfälle Sicherstellen, dass die Systemumgebung mitgetestet wird (Ende-zu- Ende Tests) Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 7

8 Verifikation und Model Checking Verifikation In der Regel nicht für ganze Systeme möglich Erfasst nur das System, nicht seine Umgebung Verifikationsfehler möglich Model Checking Ganzer Zustandsraum in der Regel zu groß: keine Verifikation, sondern automatisierter Test Erfasst nur das System, nicht seine Umgebung Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 8

9 Darlegung von Verlässlichkeit Festlegen der verlangten verlässlichen Eigenschaften Je weniger, desto einfacher und kostengünstiger Bildung von Verlässlichkeitsfällen (dependability cases) Konstruktion von Ende-zu-Ende-Argumenten für die verlangten Eigenschaften unter Verwendung aller verfügbaren Techniken (einschl. Test, Verifikation, etc.) Identifikation der erforderlichen Annahmen Dokumentation der Annahmen (z.b. als Bestandteil einer Gebrauchsanweisung) Verlässlichkeitsfälle nicht nachträglich, sondern vorher erstellen Entwicklung an den Verlässlichkeitsfällen orientieren Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 9

10 Verlässliches Fundament notwendig Geeignete Programmiersprache zum Beispiel mit starker Typprüfung Verlässliche Hardware Verlässliches Betriebssystem Verlässliche Kommunikationsinfrastruktur Aufbau auf verlässlichen Vorgängersystemen aber: deren Verlässlichkeitsfälle revalidieren! Aufwand für den Nachweis der Validität der Argumentationskette in den Verlässlichkeitsfällen steigt sonst ins Unermessliche Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 10

11 Literatur D. Jackson (2009). A Direct Path to Dependable Software. Communications of the ACM 52, B. Nuseibeh, C. B. Haley, and C. Foster (2009). Securing the Skies: In Requirements We Trust. IEEE Computer 42, 9 (September 2009) J. H. Saltzer, D. P. Reed, D. D. Clark (1984). End-to-End Arguments in System Design. ACM Transactions on Computer Systems 2, 4 (November 1984) Software-Qualität Ausgewählte Kapitel Kapitel Martin Glinz 11

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