基于模型的开发方法在多应用智能卡中的应用

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ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｂｓｒａｔｃｔｍｏｄｅｌ，ａｎｄｓｔｅｐｂｙｓｔｅｐｒｅｉｆｎｉｎｇ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｅｘｒａｔｃｔｅｄｆｒｏｍ
ＺＨＡＮＧＹ＿ｕｅ．ＧＵＯＪｉａｎｌ１．ＺＨＵＸｉａｏ — ｒａｎｆ１．Ｓｏｆｔｗａｒｅ￣ＨａｒｄｗａｒｅＣｏ — ｄｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｇＥａｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６２，
Ｃｈｉｎａ，￣２．ＫｅｙＬａｂｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＮｅｗｏｔｒｋＳｅｃｕｒｉｙｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＰｕｂｌｉｃＳｅｃｕｒｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０４，Ｃｈｉｎａ）
ｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍｏｄｅ１．Ｕｓｉｎｇｔｈｉｓｗｅｌｌ — ｐｒｏｖｅｄａｂｓｒａｔｃｔｍｏｄｅｌ，ｍｏｄｅｌｒｅｉｎｆｅ来自百度文库ｍｅｎｔｎｄａｐｒｏｏｆａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｔ
形式化方法；朱晓冉（１９９１一），女，河南，博士研究生，主要研究方向：形式化方法。
７５
２０１３年第１２期
式系统，基于模型的开发方法可以将复杂的系统分成不同的层次，利用形式化建模及验证方法确保对应层次模型的正确性。每一层只考虑基本的必要需求，并重点关心与该层需求有关的安全性质，在该层建立的模型的正确性可以通过仿真、形式化验证等多种方法来完成。当对应层次模型经过验证是正确的，开发工程师便可在此基础上进一步开发和优化该模型。基于模型的开发方法多数都是基于一种中间语言，通过这个建模语言可以形式化构建模型，为下一步的验证提供模型基础。例如利用ＵＭＬ建模嵌入式系统ｉｔ－３１，并能够把该
０引言
在嵌入式系统开发过程中，软件系统的开发受到环境的影响是非常大的，当环境发生变化时，软件系统应能够被重新配置，并实现配置后的操作。例如，在多应用智能卡设计中，该智能卡可能包含有银行卡的有关功能，还包含社保卡的功能，在对卡中
的不同应用进行操作时，这里必须保证对应不同的应用，如在对银行信息操作时，屏蔽掉社保卡的所用信息。对于类似的嵌入
式系统，安全性是非常重要的，必须保证所有的操作都在权限允许的范围内进行。对于日益复杂的、安全性要求非常高的嵌入
●
收稿日期：２（）１３ — ０８ —２０
基金项目：上海市科委项目［１２５１１５０４２０５］、信息网络安全公安部重点实验室开放课题［Ｃ１２６０４］作者简介：章明（１９８１一），女，安徽，讲师，博士，主要研究方向：物联网、形式化方法；郭建（１９６９一），女，陕西，副教授，博士，主要研究方向
实验室，上海２０１２０４）摘要：安全性、可靠性是嵌入式软件的重要性质。为了更好地保证开发的嵌入式软件是可靠和安全的，
提出了一种基于模型的开发方法学，包括提炼需求、建立抽象模型及逐层精化三个步骤。首先从环境、功
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙａｒｅｔｗｏｉｍｐｏｒｔａｎｔａｓｐｅｃｔｓｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａｍｏｄｅｌ — ｂａｓｅｄ
ｔｈｒｅｅｄｉｆｅｒｅｎｔｖｉｅｗｓ：ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎａｌｔｖｉｅｗ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｖｉｅｗ，ａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙｖｉｅｗ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｉｓｐｈａｓｅ，ｒｅｉｎｆｅｍｅｎｔｓｒａｔｔｅｇｙｒｅｌｅｆｃｔｉｎｇｍｏｄｅｌｈｉｅｒａｒｃｈｙｉｓａｌｓｏｉｄｅｎｔｉｉｅｆｄ．Ｔｈｅｎｆｏｒｍａｌｍｅｔｈｏｄｓａｒｅａｄｏｐｔｅｄｉｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｂｓｔｒａｃｔｍｏｄｅｌａｎｄ
进一步利用工具完成代码自动生成。该方法从抽象到具体，以逐层递增的方式明确被开发系统的需求及性
质，进行形式化建模，通过反馈机制确保模型的正确性及可用性。为了证明该方法学的可行性，文章以多
应用智能卡为开发实例，基于Ｅｖｅｎｔ — Ｂ方法及Ｒｏｄｉｎ平台给出了实际建模及证明的过程和结果。
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｂｅｔｔｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｓｅｃｕｒｅｅｍｂｅｄｄｅｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｔｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆ
能、性质三个主要方面提取需求，同时明确层次化的精化策略；然后利用形式化方法建立抽象模型并对该模型进行形式化验证，在正确的抽象模型上逐层精化，并对每层模型进行验证；最后，基于满足需求的模型，
２０１３年第１２期
ｄｏｉ：１０３９６９０ｉｓｓｎ１６７１－１１２２２０１３１２０１９
基于模型的开发方法在多应用智能卡中的应用
章明。，郭建，朱晓冉
（１．华东师范大学教育部软硬件协同设计技术与应用工程研究中心，上海２０００６２；２．信息网络安全公安部重点
ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｌｅｖｅｌｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｈｉｅｒｒｃａｈｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｍｏｄｅｌｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｄｅｓＣｎａｂｅａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｏｌｓ．Ｗｉｔｈｔｈｉｓｍｏｄｅｌ — ｂａｓｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍｅｈｏｔｄ，ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｎｄａｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｎａｂｅｉｄｅｎｔｉｉｅｆｄｒｏｆｍａｂｓｔｒａｃｔｔｏｓｐｅｃｉｉｃｆｎｄａｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｌｙ．
关键词：智能卡；Ｅｖｅｎｔ — Ｂ；形式化方法；定理证明
中图分类号：ＴＰ３０９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — １１２２（２０１３）１２ — ００７５ — ０５
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｏｄｅｌ — ・ｂａｓｅｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｉｎＭｕｌｔｉ－－ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｍａｒｔＣａｒｄｓ
Ｍｏｄｅｌｉｎｇｕｓｉｎｇｆｏｍａｒｌｍｅｔｈｏｄｓｃａｎａｌｓｏｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅａｂｏｖｅｗａｙｎｄａｃｏｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｏｄｅｌｓｃａｎｂｅｇｕｒａａｎｔｅｅｄｂｙｆｅｅｄｂａｃｋｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｔｏｉｌｌｕｓｒａｔｔｅｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｕｌｔｉ — ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｍａｒｔｃｒｄａｓｉｓｓｈｏｗｎａｓｃａｓｅｓｔｕｄｙ．ＲｅｌｅｖｎｔａｐｒｏｃｅｓｓｅｓｎｄａｒｅｓｕｌｔｓｒｅａｇｉｖｅｎｂａｓｅｄｏｎＥｖｅｎｔ — ＢｎｄＲｏａｄｉｎｐｌａｔｆｏｍ．ｒＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔｃｒｄ；ａＥｖｅｎｔ — Ｂ：ｆｏｍａｒｌｍｅｔｈｏｄ；ｔｈｅｏｒｙｐｒｏｏｆ