袁 霖,王懷民,尹 剛,史殿習,米海波

(1.國防科學技術(shù)大學計算機學院,長沙 410073;2.信息工程大學電子技術(shù)學院,鄭州 450004)

基于角色的軟件可信評估技術(shù)

袁 霖1,2,王懷民1,尹 剛1,史殿習1,米海波1

(1.國防科學技術(shù)大學計算機學院,長沙 410073;2.信息工程大學電子技術(shù)學院,鄭州 450004)

針對軟件可信評估中可信證據(jù)的選擇和使用問題,從項目參與角色構(gòu)成的角度,通過對世界著名開源社區(qū)SourceForge中近1萬個真實項目的研究,發(fā)現(xiàn)并證實了項目角色的配置與軟件可信性之間確實存在巨大的相關(guān)性,為一部分軟件可信屬性的量化和自動化評估提供了重要依據(jù)和基礎(chǔ).

可信軟件;可信評估模型;可信證據(jù);角色

1 軟件可信評估

1.1 可信軟件

自20世紀70年代初期,Anderson首次提出可信系統(tǒng)(trusted system)的概念以來,信息系統(tǒng)的可信性問題就一直受到學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注.

多年來,從不同的角度,人們對于可信的概念提出了很多不同的表述:從系統(tǒng)的角度,ISO/IEC 15408標準將可信定義為:一個可信(trusted)的組件、操作或過程的行為在任意操作條件下是可預測的,并能很好地抵抗應用軟件、病毒以及一定的物理干擾造成的破壞;可信計算組織認為:如果一個實體總是按照其設(shè)定目標所期望的方式行事,則稱這個實體為可信的;從用戶體驗的角度,微軟公司的比爾·蓋茨認為可信計算是一種可以隨時獲得的可靠安全的計算,并包括人類信任計算機的程度.

而所謂“可信軟件”,通常是指那些運行行為及其結(jié)果總是符合人們預期的軟件,在受到干擾時仍能提供連續(xù)的服務[1].因此可信軟件概念的出現(xiàn),使得可信軟件不再局限于對軟件傳統(tǒng)的可靠性、可維性、可用性、安全性等方面進行分析,而試圖從更廣泛的意義上對軟件進行評估.

1.2 可信證據(jù)

可信證據(jù)是指經(jīng)過查證確定屬實,并能用來證明軟件資源質(zhì)量真實情況的證據(jù),必須具備以下3個特征[2]:1)客觀性,即證據(jù)是不以人們的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在的事實,這是證據(jù)的本質(zhì)特征;2)關(guān)聯(lián)性,或稱相關(guān)性,是指證據(jù)和需要證明的質(zhì)量可信度間有一定的關(guān)系或聯(lián)系;3)可獲得性,是指證據(jù)是可以依照確定的程序收集、審查、判斷、獲得和檢驗的.軟件參與人員的角色信息符合上述3個特征,應當可以作為評估軟件可信屬性的一種證據(jù)而使用.但這種信息如何合理有效地反映到具體的軟件可信屬性上,目前無論國際還是國內(nèi),尚沒有看到相關(guān)類似研究.

1.3 可信評估模型

在開源領(lǐng)域,對軟件可信性的研究主要集中在軟件的成熟度方面,目前具有較大影響的主要是卡耐基梅隆大學軟件工程研究所的BRR模型[3]和歐洲AtosOrigin公司的QSOS評估模型[4].國內(nèi)的開源中國社區(qū)也提出了一種“開放源代碼軟件成熟度評估”模型[5].這些模型中,雖然評估的具體屬性不太一樣,但評估過程與方法基本相同,主要依靠評估人員打分和預定義的權(quán)重的方法,計算整個軟件項目的可信分值.這種評估方法存在一些問題,如軟件的易用性、應用范圍等屬性,評分標準主觀性太強,與軟件使用者的個人感受和習慣密切相關(guān),且不易度量,無法客觀準確地量化.

通過對上述軟件評估模型的研究發(fā)現(xiàn),在各個模型中確實存在一些屬性,如文檔質(zhì)量、測試水平、應用范圍、易用性、代碼質(zhì)量等,應當能通過參與軟件項目的人員角色配置及人員個人能力反映出來.因此,通過項目的角色配置和人員能力在一定程度上對軟件項目的部分可信屬性進行評估的思想應當是可行的.

1.4 軟件開發(fā)人員結(jié)構(gòu)

在軟件開發(fā)人員結(jié)構(gòu)研究方面,該領(lǐng)域代表性的工作是Mockus[6]通過對開發(fā)人員代碼貢獻量的分析,提出了軟件項目開發(fā)人員具有類似于“洋蔥”式的結(jié)構(gòu),大約20%開發(fā)人員貢獻了超過80%的代碼.Crowston等[7]從軟件開發(fā)的協(xié)同性考慮,發(fā)現(xiàn)軟件開發(fā)過程中,一般只有少部分項目具有高集中性結(jié)構(gòu),少部分項目是完全分布式結(jié)構(gòu),大部分處于中間狀態(tài)(基本服從正態(tài)分布).Gregorio等[8]通過對軟件開發(fā)核心團隊的演化過程進行研究,發(fā)現(xiàn)軟件開發(fā)人員的變化存在2個模式:code gods模式以及generations模式.每個時期最活躍的成員集合被定義為核心團隊.code gods模式是指核心團隊較穩(wěn)定的模式,generations模式是指核心團隊變化較大,基本是一代代傳遞的模式.

上述的研究結(jié)論反映出,項目開發(fā)過程中確實存在著一定數(shù)量的、穩(wěn)定的項目協(xié)作團隊.這為利用項目人員角色配置和人員能力對項目可信性進行評估的思路奠定了良好的基礎(chǔ).

由于教育模式對創(chuàng)造性思維的抹殺、傳統(tǒng)思維習慣的制約、動畫人對動畫藝術(shù)理解的狹隘、動畫片受眾定位的低齡化和國外加工行業(yè)的薪資誘惑等原因，導致目前中國動畫劇本存在的最大問題是缺乏創(chuàng)意。中國動畫要想打開國內(nèi)市場，走進國際市場，擁有既傳統(tǒng)又現(xiàn)代、既本土化又全球化的特色，首先要給予重視的就是找尋動畫劇本的創(chuàng)意。

2 SourceForge數(shù)據(jù)分析

SourceForge是國際最著名的開源軟件社區(qū)之一,截止到2009年11月,其注冊項目接近23萬個,注冊人數(shù)超過200萬個.除提供支持開源軟件開發(fā)的平臺外,該組織還提供大量覆蓋軟件整個生命周期的真實的項目數(shù)據(jù),供學術(shù)研究使用.目前,國內(nèi)外很多研究工作都是以該社區(qū)項目數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行的.

2.1 項目集的選取

對SourceForge中注冊項目進行初步分析,項目所處狀態(tài)如表1所示.

在SourceForge社區(qū)中,項目的推薦和排名是通過對項目近期活躍程度進行量化.一般情況下,排名靠前的項目已經(jīng)獲得了較大范圍的應用和更好的認同度.從軟件可信的角度出發(fā),排名在一定程度上代表了更好的“可信性”.

為使數(shù)據(jù)具備更好的普遍性和可比性,選取排名前1萬名,處于Beta、Production/Stable、Mature狀態(tài),總計7 779個真實項目作為研究對象.

2.2 角色種類統(tǒng)計及說明

通過對上述所有待研究項目統(tǒng)計與分析,參與項目的所有人員角色種類共有27種:顧問、兼職人員、分析設(shè)計人員、編譯工程師、內(nèi)容管理員、數(shù)據(jù)庫管理員、程序員、運營主管、發(fā)布者/贊助人、文檔人員、內(nèi)容編輯、圖形設(shè)計人員、包裝者、跨平臺開發(fā)人員、項目管理員、需求工程師、研究人員、客戶支持人員、客戶支持經(jīng)理、技術(shù)支持人員、測試人員、翻譯人員、系統(tǒng)程序員、Unix管理員、用戶接口設(shè)計人員、多媒體支持人員、Web設(shè)計人員.

表1 開源項目狀態(tài)描述Table 1 The status of open source p rojects

2.3 角色分布情況分析

所有參與項目的人員中,所占比例最多的是開發(fā)人員(66%),其次是項目管理員(19%),再次是多任務型人員(5%),測試人員(2%),管理員、翻譯人員、包裝人員、文檔人員、圖形設(shè)計人員各占1%,其余角色所占比例都較小,沒有超過1%.

2.4 角色-排名關(guān)系圖

為進一步研究項目擁有角色與項目排名之間的關(guān)系,分別對排名在1萬和1 000之內(nèi)的項目角色進行統(tǒng)計,分析結(jié)果如圖1、圖2所示.

圖1 排名前1萬項目角色分布情況Fig.1 Role numbers of projects in rank[1,10 000]

圖2 排名前1000項目角色分布情況Fig.2 Role numbers of projects in rank[1,1 000]

通過圖1的分析,可發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象:

1)SourceForge社區(qū)中很大一部分項目只有1或2個角色,而只有極個別項目擁有角色個數(shù)超過7個;2)對比排名的各個區(qū)間(橫坐標),在1～1 000內(nèi),超過3個角色的項目比例明顯高于其他區(qū)間,并且這種比例隨著排名的靠后有下降趨勢;3)對比擁有相同角色個數(shù)的項目情況(縱坐標),擁有1～2種角色的項目,排名靠前(如1～1 000)的項目所占比例明顯低于靠后區(qū)間的項目比例;而擁有超過3個角色的項目,在排名靠前的區(qū)間(如1～1000)中項目所占比例高于靠后的區(qū)間.

對排名1～1 000之內(nèi)項目進行考察(見圖2),同樣可以發(fā)現(xiàn)如上規(guī)律.

3 角色-排名相關(guān)系數(shù)

3.1 區(qū)間平均角色個數(shù)

基于上述統(tǒng)計結(jié)果,由于只有極個別項目擁有超過7種角色類型,在不影響分析有效性的情況下,只考慮角色個數(shù)處在1～7范圍內(nèi)的項目情況.擁有相同角色個數(shù)的項目排名分布情況如圖3、圖4所示.

圖3 排名1～5 000角色分布比例圖Fig.3 Distribution of projects based on number of roles in rank 1～5 000

從圖3、4可以發(fā)現(xiàn):隨著項目角色個數(shù)增加(橫坐標),處于排名靠前區(qū)間的項目所占比例也在增大.對數(shù)據(jù)進一步分析,計算各個區(qū)間項目的平均角色個數(shù)為

圖4 排名1～1 000角色分布比例圖Fig.4 Distribution of p rojects based on number of roles in rank 1～1000

其中,Nproj_num表示區(qū)間內(nèi)項目總數(shù);Ni為區(qū)間內(nèi)項目i的角色個數(shù),可以發(fā)現(xiàn)隨著排名區(qū)間后移,項目平均角色個數(shù)有下降趨勢,分析結(jié)果見圖5、6.

圖5 排名1～1 000平均角色個數(shù)統(tǒng)計Fig.5 Average role numbers in rank[1,1 000]

圖6 排名1～1萬平均角色個數(shù)統(tǒng)計Fig.6 Average role numbers in rank[1,10000]

3.2 Pearson相關(guān)系數(shù)

通常使用Pearson相關(guān)系數(shù)計算2個變量(屬性)的相關(guān)程度,Pearson系數(shù)的值|r|越接近1,表示變量越接近線性關(guān)系,視為高度相關(guān);,視為中度相關(guān);,視為不相關(guān);

分別計算1～1 000區(qū)間、1～5 000區(qū)間、1～1萬區(qū)間的角色個數(shù)和項目排名之間的Pearson相關(guān)系數(shù) ,可得:

由Pearson相關(guān)系數(shù)含義可知:項目角色個數(shù)與項目排名之間確實存在很大的相關(guān)性.排名區(qū)間在1～5 000之間項目的|r|值很高,說明在排名5 000之前的項目大都具有良好的組織結(jié)構(gòu),人員之間也具有較明確的分工,因此項目擁有較好的可信性(排名較高).整體來看,排名5 000之后的項目,人員組織及項目分工不如排名5 000之前項目,因此造成項目的可信性受到一定影響(排名較低).

4 結(jié)束語

軟件項目參與人員的角色配置及其個人能力對軟件項目成功與否有巨大影響,能在一定程度上反映軟件的可信性.本文通過對SourceForge開源社區(qū)中大量真實項目的研究,發(fā)現(xiàn)并證明了項目角色的配置與軟件可信性之間確實存在巨大的相關(guān)性.因此,項目人員角色配置可以作為軟件可信評估的一種可信證據(jù)看待.該方法為一部分軟件可信屬性的量化和自動化評估提供了依據(jù).

[1]劉克,單志廣,王戟,等.“可信軟件基礎(chǔ)研究”重大研究計劃綜述 [J].中國科學基金—學科進展與展望,2008(3):145-151.LIU Ke,SHAN Zhi-guang,WANG Ji,etal.“Basic research of trustworthy software” survey of the grand research plan[J].China Science Fund,2008(3):145-151.(in Chinese)

[2]Trustie課題組.Trustie系列技術(shù)規(guī)范(V2.0)[EB/OL].(2009-05-30)[2009-11-20].http:∥www.trustie.net/down load/STEFS-2.0.pdf.TRUSTIE-STC.Software Trustworthiness Evidence Framework Specification(V2.0)[EB/OL].(2009-05-30)[2009-10-20].http:∥www.trustie.net/download/STEFS-2.0.pdf.(in Chinese)

[3]OpenBrr.Business readiness rating for open source[EB/OL].(2005-01-10)[2009-10-20],http:∥www.openbrr.org/BRR2005.pdf.

[4]Atos Origin.Method for qualification and selection of open source software(V1.6)[EB/OL].(2006-04-01)[2009-10-20].http:∥www.qsos.org/download/qsos-1.6-en.pd f.

[5]陳越.開放源代碼成熟度評估 [EB/OL].(2007-12-11)[2009-11-20].http:∥oss.org.cn/download/OSSME.pd f.CHEN Yue.Open source Maturity Model[EB/OL].(2007-12-11)[2009-11-20].http:∥oss.org.cn/download/OSSME.pd f.(in Chinese)

[6]MOCKUSA,FIELDING R,J HERBSLEB D.Two case studies of open source software development:apache and mozilla[J].ACM Transactions on Software Engineering and Methodology,2002,11(3):309-346.

[7]CROWSTON K,HOWISON.J.The social structure of open source software development[J].Journal of Internet,2005,10(2):404-413.

[8]GREGORIO R,JESUSM.Evolution of the core team of developers in libre software projects[C]∥Proceedings of the InternationalWorkshop on Mining Software Repositories(MSR).Vancouver,Canada:IEEEDigital Library,2009:167-171.

(責任編輯 苗艷玲)

Trustworthy Evaluation Technology of Software Based on Roles

YUAN Lin1,2,WANG Huai-min1,YIN Gang1,SHIDian-xi1,MIHai-bo1
(1.School of Computer,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;2.Schoolof Electronic Technology,In formation Engineering University,Zhengzhou 450004,China)

The purpose of this paper is to choose the evidence in the process of software evaluation,by the views of roles in projects.Nearly 10000 software projects in the famous Source Forge community are analyzed,and the correlations between the roles structure and trustworthy of software was found and proved.The conclusion might be important foundations for evaluating some software trustworthy attributes quantitatively and automatically.

trustworthy software;trustworthy evaluation model;role structure

TP393

A

0254-0037(2010)05-0611-05

2009-12-10.

國家“八六三”計劃資助項目(2007AA010301);國家杰出青年科學基金(60625203);國家自然科學基金(60903043).

袁霖(1981—),男,河南商丘人,講師.

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