嵌入式软件测试笔记10 | 嵌入式软件测试中如何进行安全性分析？

1 简介

• 这里的安全指在一定条件下，系统不会危及到人的生命的期望；
• 某些系统的故障可能导致严重的后果，如人员死亡、严重伤害、或环境环境收到严重破坏；
• 书中说到了两种方法：FMEA（故障模型及后果分析）、FTA（故障树分析）；
• 故障原因：

① 硬件或软件故障；
② 硬件磨损；
③ 电磁干扰，机械、化学干扰；

• 故障模式：描述产品或过程无法执行所期望的功能的一种方法；
• 故障：系统或部件不能实现其运行需求；
• 后果：由故障模式导致的不利结果。

2 故障模型及后果分析（FMEA）

2.1 三个步骤

• 标识潜在的故障模式；
• 确定这些潜在的故障模式对系统功能的影响；
• 制定行动来减少影响/故障模式。

2.2 带来的结果优势

• 大幅度提高系统的安全性；
• 在这整个开发生命周期过程中能够跟踪风险；
• 及早确定潜在的安全风险；
• 将风险及为减少风险而采取的行动文档化；
• 将后期系统的改动和相关费用减到最少；
• 测试策略有高度可靠的输入。

2.3 FMEA分析过程

2.3.1 描述系统及其功能

• 描述系统及其功能；
• 包括设计及其需求文档；
• 描述系统不同部分之间关系的文档。

2.3.2 识别潜在的故障模式

两种类型的软件故障模式：

• 数据故障模式：

① 数据丢失；
② 数据不正确；
③ 数据有时限；
④ 额外数据。

• 事件故障模式：

① 停机或异常终止；
② 忽略事件；
③ 错误逻辑；
④ 时间/顺序。

2.3.3 故障模式对功能的影响

• 多每一个功能，需描述潜在的故障模式对其产生的影响；
• 先描述对功能的影响，再描述对系统的影响，最后根据风险将后果进行分类。

2.3.4 风险导致后果的原因

• 对原因需要描述措施。

2.3.5 风险监控

• 开发过程中，对所识别的风险进行监控。

3 故障树分析（FTA）

3.1 简介

• FTA被用来确定故障的原因；
• 系统的故障放在故障树的顶端，其次是考虑系统的哪些不必要的行为是造成故障的原因；
• 这里的故障是指错误事件，错误数据，意外数据或行为。

3.2 常用建立故障树的符号

3.3 FTA实例

• 以下为起搏器故障分析的子集：
  

4 安全性分析生命周期

4.1 基于MOD-00-56的安全性生命周期

• 安全需求：

① 是用于安全验证的测试基础的一部分；
② 是安全过程的第一个活动。

• 安全项目程序：对时间、费用和资源进行预算的项目方案；
• 灾害识别：

① 目标是确定系统哪些部分出现故障，将会导致系统工作出现严重后果；
② 常用技术FMEA和FTA。

• 风险评估：对已识别的灾害，分析他们对系统的影响是什么，其后果是什么；
• 安全性评估：目标是确定是否采取了所有必要的措施；
• 安全验证：根据安全要求，测试系统是否正常运行。

4.2 测试基础

• 以下为最终设计的实现以及与测试和安全过程的关系：
  

4.3 测试活动

• 以下为集中进行影响分析并采取矫正措施：