システム工学 において、信頼性 とは、システムの可用性 、信頼性 、保守性 、そして場合によっては耐久性 、安全性 、セキュリティ などの他の特性の尺度である。[ 1 ] リアルタイムコンピューティング において、信頼性とは 、一定期間内に信頼できるサービスを提供する能力である。[ 2 ]
国際電気標準会議 （IEC）は、技術委員会TC 56 を通じて、機器、サービス、システムのライフサイクル全体にわたる信頼性評価と管理のための体系的な方法とツールを提供する国際規格を開発および維持しています。IFIPワーキンググループ10.4 [ 3 ]
信頼性は、以下の3つの要素に分解できます。
属性 - システムの信頼性を評価する方法脅威 ― システムの信頼性に影響を与える可能性のある事柄についての理解手段 - システムの信頼性を高める方法
信頼性の要素
属性 信頼性とセキュリティ、属性、脅威、手段の関係を示す分類体系（Laprie et al.による）。 属性とは、システムの特性のことです。これらは、定性的 または定量的 尺度を使用して、システムの全体的な信頼性を判断するために評価できます。 Avizienis et al.
可用性 - 適切なサービスを提供できる準備信頼性 - 正しいサービスの継続性安全性 ― 利用者および環境に対する壊滅的な結果がないこと完全性 - 不適切なシステム変更がないこと保守性 - 容易に保守（修理）できる能力これらの定義が示唆するように、可用性と信頼性のみが直接測定によって定量化可能であり、その他はより主観的なものです。例えば、安全性は指標によって直接測定することはできませんが、主観的な評価であり、信頼度を定めるには判断に基づく情報を適用する必要があります。一方、信頼性は時間の経過に伴う故障数として測定できます。
セキュリティを扱う際にも、機密性 、つまり情報の不正な開示がないこと が用いられます。セキュリティは、機密性 、完全性 、可用性 の複合体です。セキュリティは属性として分類されることもありますが[ 7 ] [ 2 ]
実際には、システムの機器にセキュリティ対策を適用することで、外部から発生するエラーの数を制限し、システムの信頼性を向上させることができる。
脅威 脅威とは、システムに影響を与え、信頼性の低下を引き起こす可能性のあるものです。明確に理解しておくべき主な用語は3つあります。
障害：障害（歴史的な理由からバグと呼ばれることが多い）とは、システムにおける欠陥のことです。システムに障害が存在しても、必ずしも障害が発生するとは限りません。例えば、システムに障害が存在しても、入力条件や状態条件によっては、その障害が実行されてエラーが発生することはありません。そのため、その障害は障害として現れない場合もあります。 エラー：エラーとは、システムの意図された動作と、システム境界内での実際の動作との間の不一致のことです。エラーは、システムの一部が障害の発生によって予期しない状態になったときに、実行時に発生します。エラーは無効な状態から発生するため、デバッガやログへのデバッグ出力などの特別なメカニズムがなければ、検出が困難です。 障害：障害とは、システムが仕様に反する動作を示す瞬間を指します。エラーが必ずしも障害を引き起こすとは限りません。例えば、システムが例外をスローしたとしても、フォールトトレランス技術を用いて捕捉・処理することで、システム全体の動作が仕様に準拠するようにすることができます。 障害はシステム境界で記録されます。障害は基本的に、システム境界に伝播して観測可能になったエラーです。障害、エラー、および障害は、あるメカニズムに従って動作します。このメカニズムは、障害-エラー-障害チェーンと呼ばれることもあります。[ 8 ] [ 9 ]
障害がアクティブになると、エラーが発生します。エラーは、さらなるエラー状態を引き起こす可能性があるという点で障害と同じように機能するため、目に見える障害を引き起こすことなく、システム境界内でエラーが複数回伝播する可能性があります。エラーがシステム境界外に伝播すると、障害が発生したと言われます。障害とは基本的に、サービスが仕様を満たしていないと言える時点のことです。あるサービスの出力データが別のサービスに渡される可能性があるため、あるサービスの障害が別のサービスに障害として伝播し、次のような連鎖が形成される可能性があります。障害がエラーにつながり、さらに障害がエラーにつながる、など。
手段 故障・エラー連鎖のメカニズムが解明されたことで、これらの連鎖を断ち切り、システムの信頼性を向上させる手段を構築することが可能になった。これまでに4つの手段が特定されている。
防止 除去 予測 許容範囲 障害防止とは、システムに障害が混入するのを防ぐことです。これは、開発手法と適切な実装技術を用いることで実現できます。
障害除去は、開発段階における除去と運用段階における除去という2つのサブカテゴリに分類できます。 開発段階における除去では、システムを本番稼働させる前に障害を検出して除去できるよう、検証が必要です。システムが本番稼働した後は、障害を記録し、保守サイクルを通じて障害を除去するシステムが必要となります。
障害予測は、起こりうる障害を予測し、それらを除去したり、その影響を回避したりできるようにするものです。[ 10 ] [ 11 ]
フォールトトレランス とは、システムに障害が発生した場合でも、サービスの質が低下する可能性はあるものの、必要なサービスを提供し続けることを可能にする仕組みを導入することを指します。
信頼性とは、システムのエンドユーザーにとって目に見える障害の数を減らすことを目的とした手段である。
粘り強さ 欠陥の発生状況や持続状況に基づいて、以下のように分類されます。
一時的なもの：明らかな原因もなく現れ、明らかな原因もなく再び消える。 断続的：複数回出現し、明確なパターンは見られない場合もあり、自然に消滅する。 永続的：一度発生すると、自然には解決しません。
信頼性に関する研究[ 12 ] では、 SOA などの構造化情報システムを使用して、 生存性
現在のフレームワークの柔軟性により、システムアーキテクトは、障害のないシステムを構築するために過剰なリソースをプロビジョニングするのではなく、利用可能な安全なリソースを最も重要なサービスをサポートするように再配分する再構成メカニズムを有効にすることを促されます。
ネットワーク情報システムの普及に伴い、ユーザーエクスペリエンスをより重視するためにアクセシビリティが導入された。
パフォーマンスのレベルを考慮すると、パフォーマンス 測定は「特定の期間にわたって障害が存在する場合に、対象システムがどれだけうまく機能するかを定量化すること」と定義されます。[ 13 ]
さらに読む
論文 ウィルフレド・トーレス＝ポマレス：ソフトウェア耐障害性：チュートリアル 、2002年 Stefano Porcarelli、Marco Castaldi、Felicita Di Giandomenico、Andrea Bondavalli 、Paola Inverardi フォールトトレラントな分散システムにおける再構成を管理するアプローチ
会議 信頼性の高いシステムとネットワークに関する国際シンポジウム（DSN）：[ 14 ] 信頼性の高い分散システムに関する国際シンポジウム（SRDS）：[ 15 ] より地域に特化した会議：
ラテンアメリカ信頼性コンピューティングシンポジウム（LADC）：第10回は2021年に開催されます。 環太平洋地域信頼性コンピューティング国際シンポジウム（PRDC）：第25回は2021年に開催されます。
本 JC ラプリ著、『信頼性：基本概念と用語』 、シュプリンガー・フェルラーク、1992年。ISBN 0-387-82296-8 Daniel P. Siewiorek、Robert S. Swarz著、『信頼性の高いコンピュータシステム ：設計と評価』 、AK Peters/CRC Press、1998年。ISBN 978-1568810928
研究プロジェクト DESEREC（DEpendability and Security by Enhanced REConfigurability） 、FP6 /IST統合プロジェクト 2006～2008年 NODES、信頼性の高いシステム上のネットワーク ESFORS（欧州ウェブサービス・ソフトウェア・システムセキュリティフォーラム） 、FP6/IST調整活動 HIDENETS （高信頼性IPベースネットワークおよびサービス） 、FP6/IST対象プロジェクト（2006年～2008年） RESIST FP6/IST卓越ネットワーク 2006～2007 RODIN（複雑系向け厳密なオープン開発環境）FP6/IST対象プロジェクト（2004年～2007年） SERENITY（セキュリティと信頼性のためのシステムエンジニアリング） 、FP6/IST統合プロジェクト、2006年～2008年 Willow Survivability Architecture、およびSTILT（テロ対策介入および大規模チームワークのためのシステム） 2002～2004年 ANIKETOS 2019年12月2日にWayback Machine に アーカイブされました。信頼性とセキュリティの高いサービス構成 、FP7/IST統合プロジェクト 2010～2014年
参考文献 ↑ IEC、 Electropedia del 192 信頼性 、 http://www.electropedia.org、192信頼性を選択、192-01-22 信頼性を参照。 1 2 A. Avizienis、J.-C. Laprie、 Brian Randell 、C. Landwehr、「信頼性とセキュリティのあるコンピューティングの基本概念と分類」、IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing、vol. 1、pp. 11-33、2004年。 ↑ 「信頼性の高いシステムとネットワーク」 。www.dependability.org 。 2021年6月8日 取得 。 ↑ Brian Randell 、「ソフトウェアの信頼性：個人的な見解」、第25回フォールトトレラントコンピューティング国際シンポジウム（FTCS-25）議事録、米国カリフォルニア州、35-41ページ、1995年6月。↑ JC Laprie。「信頼性の高いコンピューティングとフォールトトレランス：概念と用語」、第15回IEEE国際フォールトトレラントコンピューティングシンポジウム議事録、1985年 ↑ A. Avizienis、J.-C. Laprie、 Brian Randell ：信頼性の基本概念 。研究報告書No.1145、 Lydford g DrAAS-CNRS 、2001年4月 ↑ I. サマービル、『ソフトウェアエンジニアリング』、アディソン・ウェスリー、2004年。 ↑ A. Avizienis、V. Magnus U、JC Laprie、およびBrian Randell 、「信頼性の基本概念」、ISW-2000、マサチューセッツ州ケンブリッジ、2000年発表。 ↑ Moradi, Mehrdad; Van Acker, Bert; Vanherpen, Ken; Denil, Joachim (2019). "Model-Implemented Hybrid Fault Injection for Simulink (Tool Demonstrations)" . In Chamberlain, Roger; Taha, Walid; Törngren, Martin (eds.). Cyber Physical Systems. Model-Based Design . Lecture Notes in Computer Science. Vol. 11615. Cham: Springer International Publishing. pp. 71–90 . doi : 10.1007/978-3-030-23703-5_4 . ISBN 978-3-030-23703-5 . S2CID 195769468 . ↑ 「感度分割によるFMIコシミュレーションにおける故障注入の最適化｜2019年夏季シミュレーション会議議事録」 . dl.acm.org : 1–12 . 2019年7月22日. 2020年6月15日 取得 . ↑ Moradi, Mehrdad、Bentley James Oakes、Mustafa Saraoglu、Andrey Morozov、Klaus Janschek、およびJoachim Denil。「強化学習に基づく障害注入を用いた障害パラメータ空間の探索」（2020）。 ↑ John C. Knight、Elisabeth A. Strunk、Kevin J. Sullivan:情報システムの生存可能性の厳密な定義に向けて2006年10月29日にWayback Machine に アーカイブされました ↑ ジョン・F・マイヤー、ウィリアム・H・サンダース「性能モデルの仕様と構築」 ↑ "DSN 2022" . dsn2022.github.io . 2021年8月1日 取得 . ↑ "SRDS-2021" . srds-conference.org . 2021年8月1日 取得 .
