在基于冗余的故障/入侵容忍机制中运用变形关系

《ACM Transactions on Software Engineering and Methodology》：Using Metamorphic Relations in Redundancy-based Fault/Intrusion Tolerance

冗余设计中的多样性不足可能导致安全隐患，本文提出基于元态关系（MRs）的创新方法，通过数据多样性和功能多样性构建新型冗余架构，并分析裁决模块的必要条件，实验表明优于传统设计多样性方法。

　　

摘要

冗余被广泛用作提高系统容错性和抗入侵能力的方法。然而，如果冗余组件缺乏足够的多样性，潜在的危险共模故障可能无法被检测到。为了解决这个问题，数十年来文献中提出了设计多样性方法。在本文中，我们采用了一种创新的方法来处理这一问题，引入了更广泛的多样性概念，该方法利用了“变形关系”（Metamorphic Relations，简称MRs），即在不同输入和输出之间必须满足的必要属性。我们定义了两种通用类型的MRs，它们分别用于实现数据多样性和功能多样性。此外，我们还详细阐述了两种相应的逻辑架构，并特别关注了裁决组件所需的必要条件。最后，我们对所提出的架构进行了初步评估，指出了它们相对于传统设计多样性方法的优势，并讨论了这种基于冗余的容错/抗入侵新概念方法的未来研究方向。