基于復雜網(wǎng)絡的軟件關(guān)鍵節(jié)點和關(guān)鍵路徑挖掘方法研究.pdf

1、隨著信息化時代的來臨，軟件已經(jīng)被應用到人們生活的各個不同方面，不斷改變著人們的交流和生活方式。而在這個過程中，軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也越來越復雜化，多樣化。隨之帶來的軟件安全性問題也越來越受到研究者們的重視。研究者們從多個角度多個層次對復雜軟件系統(tǒng)的安全性進行度量研究，例如從軟件的拓撲結(jié)構(gòu)方面進行分析研究。如何將復雜軟件系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)抽象為軟件執(zhí)行網(wǎng)絡模型，如何更加快速地發(fā)現(xiàn)對軟件執(zhí)行過程影響較大的關(guān)鍵節(jié)點，如何更好地區(qū)分具有相似結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點

2、，如何快速地發(fā)現(xiàn)軟件執(zhí)行關(guān)鍵路徑等問題也成為現(xiàn)今主要研究工作之一。
　　為了解決上述提到的問題，本文對軟件網(wǎng)絡中關(guān)鍵節(jié)點和關(guān)鍵路徑挖掘進行了研究，并輔以一些開源的軟件作為實驗對象進行分析研究。
　　首先，為了更好地度量軟件的拓撲結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將軟件系統(tǒng)的執(zhí)行轉(zhuǎn)換為軟件網(wǎng)絡。將軟件功能模塊定義為節(jié)點，模塊之間的調(diào)用依賴關(guān)系抽象為邊，并將它們之間的調(diào)用次數(shù)設(shè)為邊上的權(quán)值，以此來構(gòu)建軟件有向加權(quán)網(wǎng)絡模型。使用GNU編譯工具和pvtrac

3、e追蹤工具來獲得軟件的執(zhí)行路徑情況，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換成三列矩陣，對其進行節(jié)點度以及度分布等一系列的特性分析。
　　其次，根據(jù)復雜網(wǎng)絡中相繼故障原理，網(wǎng)絡中節(jié)點的關(guān)鍵性程度決定其影響軟件正常運行的大小。本文在軟件有向加權(quán)網(wǎng)絡模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于相繼故障原理的關(guān)鍵節(jié)點挖掘算法。該算法深度遍歷軟件執(zhí)行網(wǎng)絡中的各個節(jié)點，通過計算故障節(jié)點的影響力度來衡量該節(jié)點的關(guān)鍵性，并對其進行等級劃分和排序操作。
　　再次，使用上述關(guān)鍵節(jié)點度量

4、挖掘方法時，可能會出現(xiàn)多個節(jié)點處于同一等級的情況。針對這一現(xiàn)象，本文提出了一種基于PageRank和介數(shù)度量方法的關(guān)鍵節(jié)點挖掘算法。該算法首先使用測試用例形成結(jié)果圖集合，然后利用頻繁子圖挖掘方法確定關(guān)鍵節(jié)點集合，最后為了獲得更準確地軟件執(zhí)行網(wǎng)絡中關(guān)鍵節(jié)點，將熵運用到PageRank和介數(shù)兩個方法度量中，并對節(jié)點進行排序。
　　最后，為了挖掘軟件執(zhí)行過程中的關(guān)鍵路徑，本文提出了一種關(guān)鍵路徑挖掘算法。在這一過程中，按照軟件執(zhí)行網(wǎng)絡中邊