Диссертация (Разработка программного комплекса оценки качества и надежности программных продуктов без исходных текстов), страница 11

Сведения, содержащиеся в журнале файла отладчика выбраннойвиртуальноймашины,могутбыть использованыдлясбораданныхопредоставлении операционной системе и ПП областей памяти, которая выделенавиртуальной машине.3. Контроль областей памяти может быть выполнен по вполне конкретнымадресам, использованных как операционной системой, так и ПП, в том числе,возможно, содержащим недекларированные возможности.4.

Построена матрица распределения типов операций с оперативной памятьюна всех областях оперативной памяти.5. Предложена математическая модель функционирования вычислительнойсистемы на базе исчисления высказываний.6. Свертка строк без потери информативности осуществляется в интервале от10 до 30 строк в одну.7. Каждый ПП, функционирующий в системе имеет свой «лексическийподчерк».Последовательность обращений процессора к областям памяти ввычислительной системе следует кодировать при помощи таблицы Unicode.833.5.

Разработка алгоритма контроля использования областей памятипрограммным продуктом без исходных текстовФрагмент выражения из преобразованного журнала виртуальной машиныимеет вид:«F6F6F6F6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBT6F6F6VFVF6F6F6F6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBPBT6F6F6VFVF6F6F6F6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBPBT6F6F6VFV».Свертку в одну строку целесообразно проводить до 150 строк, аоптимальное значение свертки -от 10 до 30 строк в одну строку.

В ходемногочисленных экспериментов было выявлено, что каждая программа обладаетцикличностью.Подробный анализ работы ПП выявил, что строки, содержащие кодоперации, и состояние области памяти повторяются, однако цикличность длякаждой программы является уникальной. Полученный факт (закономерность)следует использовать для идентификации по повторяющимся сигнатурам,применяя алгоритм, основанный на делении отрезка пополам.Эксперименты показали, что от запуска вычислительной системы до полнойее загрузки проходит 20 миллионов тактов. Цикл работы операционной системыбез прикладных программ имеет 1640 тактов.LOOP:6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBPBT6F6F6VFVF6F6F6F6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBT6F6F6VFVF6F6F6F6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBPBT6F6F6VFVF6F6F6F 1640При запуске драйвера клавиатуры этот цикл удлиняется на 156 тактов.LOOP:BPBbBF6F6F6VFVF6F6F6F6F6F6F6VFVFVFVF6F6F6F6F6F6FBb 179684Следовательно, 156 дополнительных тактов забирает на себя драйверклавиатуры.

Таким образом, разработанные алгоритмы позволяют выявлятьзакономерности, соответствующие работе программ.Введем следующее определение: «Лентой событий» будем называтьпротокол чтения или записи оперативной памяти в ходе операций над даннымиили загрузки команд.

Для формирования ленты событий присвоим команде илигруппе команд соответствующий цвет. Обозначение приведено на рисунке 29.Таким образом, мы получили распределение цветов на всю выделеннуюпамять операционной системе на один такт процессора. Это означает, чтомассиву выбранных данных можно потактно поставить в соответствие историюработы вычислительного комплекса с операционной системой и работающимипод ее управлением программами. Для формирования ленты событий согласнотактам процессора разработан алгоритм контроля использования областей памятиПП без исходных текстов.Алгоритм приведен на Рисунке 30.Легенда формирования графика на основе алгоритма визуализацииЗеленый компонент –Чтение памятиКрасный компонент –Запись памятиСиний компонент –Выполнение кодахранимого в памятиЧерная точка –Область памяти неучаствующая в работе85Сочетание компонентовЖелтая точка (зеленый +красный) – Чтение изапись памятиФиолетовая точка (красный+ синий компоненты) –Запись памяти ивыполнение кодаГолубая точка (зеленый +синий компоненты) –Чтение памяти ивыполнение кодаБелая точка (сумма всехкомпонентов) – Чтение,запись памяти ивыполнение кодаСочетание операцийРисунок 29- Принцип формирования ленты событий в соответствии с алгоритмом анализа86Рисунок 30- Алгоритм контроля использования областей памяти ПП без исходных текстов873.6.

Описание алгоритма контроля использования областей памятипрограммного продукта без исходных текстовКак говорилось в пункте 3.5, в ходе формирования ленты событий согласнотактам процессора была разработана блок – схема, описывающая данныйалгоритм, состоящая из 15 блоков, описание которых приведено в Таблице 14.Таблица 14 – Описание блоков алгоритма№ БлокаОписаниеПроизводится загрузка параметров размераБлок 1. Загрузка настроекизображения, интервалов адресов, плотностивизуализациитактов.Формирование«окна»длязаполненияБлок 2.

Создание растравизуализированным тактированием процессора.Сформированный журнал работы виртуальнойБлок 3. Ожидание блока машины подвергается обработке после чего, наданных от чтения журналаосновании легенды формирования графикапоступает на визуализацию.Формирование красного цвета (С - color)Блок 4.соответствующего действию - запись памяти.Осуществляется извлечение адреса из строкиБлок 5. Извлечение адреса ижурнала виртуальной машины, а такжетипа операции из блокаопределятся тип операции (запись, чтение илиданныхисполнение).Продолжение таблицы 1488№ БлокаБлок 6.ОписаниеПосле извлечения типа операции, осуществляетсяего сравнение и определяется выбор. Если типоперации – выполнение кода, то тогда наосновании легенды формирования выдается синийцвет, если тип операции не выполнение кода –осуществляется переход к блоку 11.На основании легенды формируется синий цвет,которые означает операцию – выполнение кода.Блок 8.

Извлечение номера Происходит извлечение номера такта из блокатакта из блока данныхданных, взятых из журнала виртуальной машины.Осуществляется определение действия: еслиномер такта делится на плотность без остатка, тоБлок 9.строка ленты сформирована и осуществляетсяпереход к следующей строке, если деления непроизошло, осуществляется переход к блоку 6.Блок 10. Сдвиг точекрастра на одну строку Сформированастрокаленты.Диаграммавверх(скроллинг переходит к формированию следующей строки.диаграммы)Определение типа операции. Если тип операции –чтение памяти, то тогда на основании легендыБлок 11.формирования выдается зеленый цвет, если типоперации не чтение памяти – осуществляетсяпереход к блоку 13.На основании легенды формируется зеленый цвет,Блок 12.которые означает операцию – чтение памяти.Блок 7.Окончание таблицы 1489№ БлокаОписаниеБлок 13.

ТранспозицияОпределяется точный адрес по таблице адресовадресапотаблице(глава 2). Ось абсцисс.интерваловОпределяется координата (ось ординат) путемБлок 14.логического сложения (легенда формирования).Блок15.ВыводПосле формирования строки, обновленный растробновленного растра навыводится на визуализацию.экранБлок 16. Поступил запрос Если поступил запрос на остановку визуализациинаостановку оператором, то происходит останов, если нет –визуализации?переход к блоку 3.Для проверки результатов работы указанного алгоритма и привязки его кобластям памяти, а также возможности выполнения экспериментов требуетсяразработать архитектуру программного инструментария, реализовать его иэкспериментально проверить теоретические предположения.903.7. Принцип оценки качества функционирования программногопродукта без исходных текстов на основе визуализации событий выполненияпрограммыРанееупоминалось,чтопрограммныйпродукт,подвергающийсяисследованию, может реализовывать следующие виды потенциально опасныхвозможностей:а) передача управления в область модифицированных данных;б) самомодификация или изменение кода других программ в оперативнойпамяти или на внешних носителях;в) самодублирование - подмена собой других программ или перенос своихфрагментов в области оперативной или внешней памяти, не принадлежащиепрограмме;г) сохранениеинформацииизобластейоперативнойпамяти,непринадлежащих программе;д) искажение, блокирование или подмена информации, являющейсярезультатом работы других программ;е) скрытие своего присутствия в программной среде.Из вышеприведенного видно, что все действия выполняются в областях какоперативной, так и внешней памяти.

Следовательно, при возможности контролядействий с памятью можно четко указывать области обращений исследуемогопрограммного продукта. С целью автоматизации процессов исследованийпрограммного продукта без исходного текста взят портируемый эмуляторвиртуальной машины с открытым исходным кодом Bochs.На базе виртуальной машины Bochs разработан программный комплекс,позволяющий значительно облегчить труд эксперта, выполняющего исследование.Фрагмент записей журнала приведен ниже.91(0).[386] [0x0000000f06ad] f000:06ad (unk.

ctxt): and al, 0x02(0).[387] [0x0000000f06af] f000:06af (unk. ctxt): test al, al(0).[388] [0x0000000f06b1] f000:06b1 (unk. ctxt): jz .+27(0x000f06ce)(0).[389] [0x0000000f06ce] f000:06ce (unk. ctxt): pop bp[CPU0 RD]: LIN 0x0000ffc8 PHY 0x00000000ffc8 (len=2,pl=0): 0xFFD2(0).[390] [0x0000000f06cf] f000:06cf (unk. ctxt): ret[CPU0 RD]: LIN 0x0000ffca PHY 0x00000000ffca (len=2,pl=0): 0x081D(0).[391] [0x0000000f081d] f000:081d (unk.

ctxt): add sp,0x0004(0).[392] [0x0000000f0820] f000:0820 (unk. ctxt): mov ax, wordptrss:[bp+8][CPU0 RD]: LIN 0x0000ffda PHY 0x00000000ffda (len=2,pl=0): 0x0166(0).[393] [0x0000000f0823] f000:0823 (unk. ctxt): inc ax(0).[394] [0x0000000f0824] f000:0824 (unk. ctxt): mov wordptrss:[bp+8], ax[CPU0 WR]: LIN 0x0000ffda PHY 0x00000000ffda (len=2,pl=0): 0x0167(0).[395] [0x0000000f0827] f000:0827 (unk. ctxt): push wordptrss:[bp+6][CPU0 RD]: LIN 0x0000ffd8 PHY 0x00000000ffd8 (len=2,pl=0): 0xF000[CPU0 WR]: LIN 0x0000ffce PHY 0x00000000ffce (len=2,pl=0): 0xF000(0).[396] [0x0000000f082a] f000:082a (unk.

ctxt): push wordptrss:[bp+8]92Строки, выделенные в тексте записи журнала, отвечают за содержаниесообщений о чтении или записи в память. Обычным шрифтом показаны строкивыполнения машинных кодов.В обоих случаях строки журнала содержат линейные адреса ячеек памяти,участвующих в операциях. Благодаря этому, на основе данных журнала можноорганизовать отражение активности памяти на образ памяти в виде линии (первоеизмерение диаграммы), а порядок в последовательности записей журнала можетсоответствовать строкам отображения активности (второе измерение диаграммы).Посредством анализа журнала может быть построено графическое изображениеактивности памяти в виде двумерного графика (ленты) с заданным уровнемобобщения.Уровень обобщения определяется масштабом ленты. Отношение шириныленты в пикселях к количеству отображаемых адресов памяти соответствуетмасштабу обобщения по пространству памяти.