最小割集在计算机联锁系统中的安全分析与研究

图１　某软件故障树模型
３　故障树模型分析
针对故障树模型的分析，一般分为定性分析和定量分析。

定性分析[4]的主要目的是确定导致顶事件发生的所有故障模式集合即最小割集；定量分析的主要目的是在已知最小割集发生概率的条件下计算顶事件发生概率和底事件重要度等定量指标。

由于软件的功能模块不象硬件的元器件能明确给出失效概率，因此对软件故障树一般不进行定量分析。

软件故障树分析最重要的意义在于根据分析结果找出导致软件故障的关键性因素，以指导软件可靠性设计及软件测试，对软件故障树进行定性分析已足以实现此目的。

割集是导致软件故障的一组底事件的集合，当这些事件同时发生时，顶事件必然发生，不能再简化的割集被称为最
[5]。

当最小割集发生时，顶事件必然发生，最小割集代表了引起故障树顶事件发生的基本故障模式。

通过对识别出的最小割集进行优化改进，能够在一定程度上大大降低系。

（1）最小割集表示系统的危险性求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能，了解系统的危险性。

每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能，有几个最小割集，顶上事件的发生就有几种可能，最小割集越多，系统越危险。

从最小割集能直观地、概略地看出，哪些事件发生最危险，哪些稍次，哪些可以忽略，以及如何采取措施，使事故发生概率下降。

例：共有三个最小割集{X1} 、{X2，X3} 、{X4，X5，X6，X7 ，X8}，如果各基本事件的发生概率都近似相等的话，一般地说，一个事件的割集比两个事件的割集容易发生，五事件割集发生的概率更小，完全可以忽略。

因此，为了提高系统的安全性，可采取技术、管理措施以便使少事件割集增加基本事件。

就以上述三个最小割集的故障树为例。

可以给一事件割集{X1}增加一个基本事件X9，例如：安装防护装置或采取隔离措施等，使新的割集为{X1、X9}。

这样就能使整个系统的安全性提高若干倍，甚至几百倍。

若不从少事件割集入手，采取的措施收效不大。

假设上述例中各事件概率都等于0.01，即q1= q2=q3=q4=q5=q6=q7=q8=q9=0.01。

在未增加X9以前顶上事件发生的概率约为0.0101，而增加X9后概率近似为0.0002，使系统安全性提高了50倍，在可靠性设计中常用的冗长技术就是这个道理。

注意，以上是各事件概率相等时采取的措施。

采取防灾措施必须考虑概率因素，若X1的发生概率极小，就不必考虑{X1}了。

（2）最小径集表示系统的安全性求出最小径集可以了解到，要使顶上事件不发生有几种可能的方案，从而为控制事故提供依据。

一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶上事件不发生。

故障树中最小径集越多，系统就越安全。

从用最小径集表示的故障树等效图可以看出，只要控制一个最小径集不发生，顶上事件就不发生，所以可以选择控制事故的最佳方案，一般地说，对少事件最小径集加以控制较为有利。

（3）利用最小割集、最小径集进行结构重要度分析。

计算机联锁软件制式的安全性评价的研究报告计算机联锁软件制式的安全性评价研究随着现代技术的发展，计算机联锁软件制式的安全性正变得越来越重要。

一种好的计算机联锁软件制式可以有效地阻止恶意程序和病毒攻击，同时还能够满足用户和应用程序方面的安全性要求。

因此，对于计算机联锁软件制式的安全性进行评估是非常必要的。

本文旨在对计算机联锁软件制式的安全性进行评估，以提供参考供相关研究人员和决策者参考。

首先，我们需要先研究这个计算机联锁软件制式的技术特性。

计算机联锁软件制式的安全性取决于它的技术特性，包括认证、加密、授权、审计、网络安全技术、应用程序安全技术等。

这些技术特性各自都有自己的作用机制，并且在计算机联锁软件制式中协同工作，以保护系统的安全性。

其次，我们需要对计算机联锁软件制式的安全性进行深入的分析。

我们可以利用相关的分析工具，如数字签名、漏洞扫描、恶意代码检测、认证、加密、审计等，对计算机联锁软件制式的安全性进行评估。

这些工具可以有效地分析出计算机联锁软件与恶意程序和漏洞之间的关系，以及计算机联锁软件可能存在的安全隐患。

最后，我们可以通过一些实验，在实际环境中检测和评估计算机联锁软件制式的安全性。

我们可以通过开源软件、测试工具和脚本等方式，对计算机联锁软件制式进行攻击测试，以搜集可能存在的安全问题，并将安全问题报告给相关部门。

综上所述，计算机联锁软件制式的安全性是一个复杂的问题，需要采用多种方法来研究和评估。

我们需要从技术特性、安全性分析和实验等多方面来进行研究，以提供对计算机联锁软件制式的安全性评估参考。

相关数据分析本文将通过分析相关数据来研究计算机联锁软件制式的安全性。

在分析期间，我们将采用多种方法，包括安全属性调查和实施调查，从现有的计算机联锁软件制式中收集数据，并采用技术工具对数据进行分析。

首先，我们将采取安全属性调查法，收集计算机联锁软件制式相关的属性数据，包括认证、加密、授权、审计、网络安全技术、应用程序安全技术等。

基于Petri网的联锁软件测试用例动态生成强生杰;任恩恩【摘要】According to the characteristics of Petri net can dynamically describe and analyze a system, a security required model of the railway interlocking software based on Petri net is built, then a generation algorithm of the Minimal Cut Sets(MCS) based on Petri net failure tree and dynamic generation of safety test case based on formal failure tree minimal cut sets are presented. The virtual station test results show that this method can effectively reduce the resource consumption, improve the efficiency of software testing and finally provide test basis for the interlocking software design and improvement.%根据Petri网可动态描述和分析系统行为的特性,设计铁路计算机联锁软件安全需求Petri网模型,进而提出基于Petri网故障树的最小割集求解算法以及基于形式化故障树最小割集的测试用例动态生成算法.虚拟站场上的测试结果表明,该方法能有效地降低测试过程的资源消耗,提高软件测试的效率,为联锁软件的设计与改进提供测试依据.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2013(039)001【总页数】4页(P54-57)【关键词】Petri网;逆网;最小割集;联锁软件;测试用例【作者】强生杰;任恩恩【作者单位】兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,兰州730070;兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】U2841 概述铁路联锁系统是典型的安全苛求系统，其可靠性和安全性是需要着重考虑的关键性因素。

计算机联锁系统安全风险分析研究计算机联锁系统安全风险分析研究正文：一、引言计算机联锁系统是现代交通运输系统的重要组成部分，它通过计算机技术实现信号的自动控制和联锁操作。

随着计算机技术的发展，计算机联锁系统逐渐取代了传统的机械联锁系统，提高了交通运输系统的稳定性和安全性。

然而，同时也带来了安全风险。

本文将对计算机联锁系统的安全风险进行分析研究，以提高其安全性和稳定性。

二、计算机联锁系统的安全风险计算机联锁系统的安全风险主要包括硬件故障、软件漏洞、人为失误和网络攻击等。

首先是硬件故障，计算机联锁系统依赖于各种硬件设备的正常运行，如果硬件设备发生故障，将会导致系统无法正常工作。

其次是软件漏洞，由于复杂的系统架构和代码编写，计算机联锁系统容易存在软件漏洞，黑客可以通过这些漏洞入侵系统，造成安全隐患。

此外，人为失误也是安全风险的主要来源，操作员的错误操作、配置错误等都可能引发系统故障。

最后是网络攻击，计算机联锁系统常常通过网络和外界连接，一旦遭到黑客的攻击，将对系统的运行和安全造成重大威胁。

三、计算机联锁系统安全风险分析方法为了识别和评估计算机联锁系统的安全风险，可以采用以下方法：1. 基于威胁模型的分析：通过建立威胁模型，识别可能存在的威胁和攻击路径，并进行相关的安全测试和评估，以确定系统的安全风险。

2. 漏洞扫描和安全测试：运用漏洞扫描工具对计算机联锁系统进行扫描，检测其中的软件漏洞和配置错误，并进行针对性的修复和加固。

3. 安全审计和日志分析：对计算机联锁系统进行定期的安全审计和日志分析，发现异常行为和安全事件，及时采取相应的措施进行处理。

4. 建立安全培训机制：加大对操作员和系统管理人员的安全培训力度，提高其对安全风险的认识和处理能力，从源头上减少人为失误对系统的影响。

四、计算机联锁系统安全风险对策针对计算机联锁系统的安全风险，可以采取以下对策来提高系统的安全性和稳定性：1. 强化硬件设备的稳定性：选择质量可靠的硬件设备，并定期进行维护和检修，确保其正常运行。

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性在铁路交通运输中，计算机应用系统日益强大，在我国现有的计算机联锁程序中，铁路交通部门对联锁系统的应用已经很广泛，根据计算机联锁系统在我国铁路中的基本组成以及基本功能，提出了一系列保障计算机联锁系统安全可靠性的方法，以此满足计算机联锁系统在铁路交通中安全可靠的运用。

标签：计算机；计算机联锁系统；硬件；软件；安全可靠性1 概述计算机联锁就是将电气集中控制系统继电器联锁改为计算机联锁控制的信号系统。

计算机联锁系统在专用微机的逻辑运算以及判断下进行联锁关系的编制，使得该系统安全可靠。

所谓的联锁系统安全就是指在运行中无论出现什么故障，联锁设备都不会对列车造成安全隐患，都不会危及列车正常运行。

而联锁系统的可靠性则是在规定的条件和时间内联锁设备所能完成规定要求的能力。

因此，可以发现只有保证可靠的前提下才能实现列车运行的安全性，在此，可以将二者综合起来进行分析，使联锁系统更先进。

2 联锁系统中的硬件部分计算机中硬件部分在联锁系统的特点限制下，其安全可靠性的技术需要从联锁系统的三个部分分析研究：2.1 上位机部分计算机的上位机是向所有的联锁机构进行操作信息输入的部分，它能够接收对应的联锁机构所输出的一系列信息。

对于联锁上位机设备的选择要求很高，机箱必须能够散热、防潮，同时具有隔热和防尘的作用，上机位的驱动器则应采用避震的措施，保证机箱的机械强度和强烈的抗电磁干扰能力。

同时我们要求使用与上位机配置相同的联锁系统维修机，当系统发生故障时可以自动进行切换，并在切换时不会影响现场所有的设备，以此提高设备的可靠性。

在上机位人机接口界面的设计中可以设置安全登陆口令以及操作员权限等，保证联锁系统可以安全可靠的执行。

2.2 联锁机部分信号控制系统的核心就是联锁机，该部分的常见硬件是三重冗余系统，该系统是在三个相同主机的系统中，分块对主机进行分析，使三个模块能够进行同样的操作，在表决器的输入端输入模块输出的信息，再将表决器输出的信息作为整个系统的输出信息，在三取二的表决方式下得到最终的输出信息，实现输出信息的安全可靠性。

安全系统工程复习资料<一>历年真题部分题目一．名词解释安全系统工程事件树分析风险安全评价安全决策系统事件树分析法风险评价安全检查表可靠性故障顶上事件割集结构重要度安全标准可靠度安全检查径集概率得要度本质安全事故隐患危险二．简答1.系统安全性分析的目的和内容是什么？2.安全检查表的作用及特点有哪些？3.什么是危险性和可操作性研究？其研究步骤有哪些？4.最小割集在事故树分析中有何作用？5.安全评价就遵循哪些基本原理？6.安全检查表是安全日常管理，安全分析和安全评价等工作的有效工具，请问安全检查表有哪些主要优点和特点？7.系统安全评价的程序是什么？8.系统安全评价的意义是什么?9.简述安全的自然属性和社会属性?10.安全检查表的作用及特点有哪些?11.安全评价的原理是什么?12.简述事故树编制的方法?13.简要说明安全决策的基本过程及要素?14.美国道化学公司第七版评价法的步骤有哪些?15.简述安全系统的殊性?16.故障类型和影响分析的程序有哪些?17.简述安全系统工程的方法论意义?18.简述事故树分析的步骤?三．论述1.论述安全系统的动力学特征?2.论述最小割集和最小径集的定义,及其在事故树分析中的作用及区别?3.论述预先危险性分析方法及其对安全管理的作用?4.论述最小割集的最小径集在事故树分析中的作用及区别?<二>课后题第一章绪论1.什么是系统?系统具有哪些基本属性?系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体称为系统.它的四个属性: 整体性,相关性,目的性,环境适应性2.什么是系统工程?系统工程是以系统为研究对象,以达到总体最佳效果为目标,为达到这一目标而采取组织,管理,技术等方面的最新科学成就和知识的一门综合性的科学技术.3.什么是安全系统工程?安全系统工程是以系统工程的方法研究,解决生产过程中的安全问题,预防伤亡事故和经济损失发生的一门学科,是随着生产的发展而发展起来的.所谓安全系统工程,是指采用系统工程方法,识别,分析,评价系统中的危险性,根据其结果调整工艺,设备,操作,管理,生产周期和投资等因素,使系统可能发生的事故得到控制,并使系统安全性达到最好的状态.4.安全系统工程的研究方法有哪些?1.从系统整体出发的研究方法2.本质安全方法3.人----机匹配法4.安全经济方法5.系统安全管理方法5.安全系统工程有哪些优点?1.通过分析可以了解系统的薄弱环节及危险性可能导致事故的条件.从定量分析可以预测事故发生的概率,从而可以采取相应的措施控制事故的发生.不仅如此,通过分析还能够找到发生事故的真正原因,及查出事故隐患.2.通过评价和优化技术,可以找出最适当的方法使各分系统之间达到最佳配合,用最少的投资达到最佳的安全效果,大幅的减少伤亡事故.3.安全系统工程的方法,不仅适用于工程,而且适用管理,实际上现已形成安全系统工程和安全系统管理两个分支.4.可以促进各项标准的制定和有关可靠性数据的收集.5.可以迅速提高安全工作人员的水平.本章小结1.系统,及系统工程的概念.2.安全系统工程的研究对象是:“人-----机-----环境”系统,安全系统工程的主要研究内容包括系统安全分析，系统安全评价，系统危险控制技术。

两种计算机联锁系统可靠性与安全性分析[权威资料] 两种计算机联锁系统可靠性与安全性分析本文档格式为WORD,感谢你的阅读。

引言:可靠性和安全性是计算机联锁系统的重要性能指标。

本文对计算机联锁系统这两项指标做了介绍，再通过二乘二取二和三取二两种冗余结构对可靠性和安全性进行计算分析和比较，发现采用不同冗余结构对车站联锁系统的影响不同，从而为铁路车站计算机联锁控制系统的选型提供了技术支持。

随着铁路的快速发展，信号设备也得到不断更新。

铁路车站计算机联锁系统是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障—安全”技术实现铁路车站要求的实时控制。

目前，应用的较广泛的计算机联锁系统有双机热备，二乘二取二，三取二系统等。

由于车站计算机联锁控制系统直接关系到列车的运行安全，其可靠性和安全性指标是进行系统选型的重要因素，因此，对采用不同冗余结构的车站联锁控制系统的可靠性和安全性进行分析和比较，有着十分重要的现实意义。

1.计算机联锁系统的可靠性和安全性铁路车站计算机联锁控制系统的可靠性是指规定的时间内，规定的条件下，系统完成规定功能的概率;而其安全性，是指衡量系统在发生故障时不导致危险侧输出的能力，两者关系紧密相连。

如果系统的可靠性越高，其发生故障的概率就越小，故障发生时产生危险侧输出的概率也就越小，则系统的安全性也越高。

通常，系统的可靠性是通过可靠度R(t)与平均故障间隔时间MTBF这两个指标来衡量;而系统的安全性则是通过安全度S (t)指标来描述。

我们假定采用不同冗余结构构成的系统是由相同的单机系统构成的，考虑到车站联锁控制系统中多为电子元器件，而元器件的失效分布可视为指数分布，因此，令计算机联锁控制系统的单机系统的可靠度为R(t)=e-λt ，式中λ为失效率，则平均故障间隔时间为MTBF= R(t) dt= ;同样地，如果用a表示单机系统发生的故障为危险侧故障的概率，系统发生的故障为危险侧的故障的检出率为δ，其中a与δ有关，，则系统的可靠度和安全度之间的关系为S(t)=1-a×[1-R(t)] ;可见，系统的可靠性直接影响系统的安全性，必须将二者有机地结合起来，在对车站计算机联锁控制系统的可靠性进行分析的基础上分析其安全性。