<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">sustain</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Надежность</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dependability</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1729-2646</issn><issn pub-type="epub">2500-3909</issn><publisher><publisher-name>RAMS Journal Limited liability company</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21683/1729-2646-2023-23-4-51-58</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">sustain-558</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Обнаружение системных дефектов цифровых устройств при имитации неисправностей с применением фаззинга</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Detecting system defects of digital devices in the course of malfunction imitation using fuzzing</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Панков</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pankov</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Панков Денис Анатольевич – кандидат технических наук, заместитель начальника отдела по научно-технической работе.</p><p>Омск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Denis A. Pankov - Candidate of Engineering, Deputy Head of Research and Engineering Department.</p><p>Omsk</p></bio><email xlink:type="simple">pankovddd@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Панков</surname><given-names>И. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pankov</surname><given-names>I. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Панков Илья Анатольевич – аспирант ОмГТУ кафедры АСОИУ.</p><p>Омск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ilia A. Pankov - postgraduate student, OmSTU, Department of Automated Information Processing and Control Systems.</p><p>Omsk</p></bio><email xlink:type="simple">pankov99ai@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>АО «ОНИИП»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>AO ONIIP</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Омский государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Omsk State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>04</day><month>12</month><year>2023</year></pub-date><volume>23</volume><issue>4</issue><fpage>51</fpage><lpage>58</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Панков Д.А., Панков И.А., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Панков Д.А., Панков И.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Pankov D.A., Pankov I.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.dependability.ru/jour/article/view/558">https://www.dependability.ru/jour/article/view/558</self-uri><abstract><sec><title>Цель</title><p>Цель. В статье предложены подходы к организации испытаний цифровых систем с помощью имитации неисправностей для выполнения требований международных и отечественных стандартов по обеспечению устойчивости к отказам и сбоям с целью эффективного (по времени) поиска дефектов ПО для выпуска серийных изделий. Предлагается структура и алгоритм работы программно-аппаратного стенда имитации неисправностей для проведения испытаний устройств комплекса. Стенд реализует сбор и подготовку данных для фаззинга, выявления ошибок на аппаратном уровне, а также определение объема испытаний.</p></sec><sec><title>Методы</title><p>Методы. Применялись основы системного анализа, классические методы теории вероятности и математической статистики, теории принятия решений, методы тестирования и разработки программно-аппаратных систем, математическая теория нечетких множеств и нечеткой логики.</p></sec><sec><title>Результаты</title><p>Результаты. Разработаны алгоритмы имитации неисправностей для тестирования программно-аппаратных систем с помощью техники фаззинга, обеспечивающие вероятностную оценку момента окончания испытаний по тестированию с заданной точностью.</p></sec><sec><title>Выводы</title><p>Выводы. Данный набор алгоритмов позволяет обнаружить системные дефекты при объединении программных и аппаратных средств в единый комплекс, приводящему к возникновению новых неисправностей (свойство эмерджентности), которые невозможно учесть на этапе проектирования.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>Aim</title><p>Aim. The paper proposes approaches to the organisation of testing of digital systems through malfunction imitation for the purpose of ensuring compliance of international and Russian failure and fault resistance standards for the purpose of efficient (in terms of time) detection of software defects as part of mass production of products. The paper proposes a structure and operating algorithm of a hardware and software test bed for malfunction simulation intended for testing a system’s devices. The test bed collects and processes data for fuzzing, hardware error identification, as well as defines the scope of testing.</p></sec><sec><title>Methods</title><p>Methods. The paper used basic systems approach, classical methods of the probability theory and mathematical statistics, decision theory, methods of hardware and software testing and development, mathematical theory of fuzzy sets and fuzzy logic.</p></sec><sec><title>Results</title><p>Results. Malfunction simulation algorithms were developed for the purpose of testing hardware and software systems using fuzzing that ensure probabilistic estimation of the termination time of testing with a specified accuracy.</p></sec><sec><title>Conclusions</title><p>Conclusions. The above set of algorithms allows detecting system defects in the process of software and hardware integration into a single system that cause new malfunctions (emergence) that cannot be taken into consideration at the design stage.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>имитация неисправностей</kwd><kwd>отказы и сбои программно-аппаратных систем</kwd><kwd>тестирование программного обеспечения</kwd><kwd>устойчивость к отказам и сбоям</kwd><kwd>фаззинг</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>malfunction imitation</kwd><kwd>failures and faults of hardware and software systems</kwd><kwd>software testing</kwd><kwd>failure and fault resistance</kwd><kwd>fuzzing</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Козачок А.В. Козачок В.И., Осипова Н.С. и др. Обзор исследований по применению методов машинного обучения для повышения эффективности фаззинг-тестирования // Вестник ВГУ, серия: системный анализ и информационные технологии. 2021. № 4. С. 83-106.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kozachok A.V., Kozachok V.I., Osipova N.S. et al. Overview of studies on the application of machine learning methods to improve the efficiency of fuzzing testing. Proceedings of Voronezh State University. Series: Systems Analysis and Information Technologies 2021;4:83-106. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mathur F.P., Avižienis A. Reliability analysis and architecture of a hybrid-redundant digital system: Generalized triple modular redundancy with self-repair // Proceedings of the May 5-7, 1970, spring joint computer conference. 1970. Pp. 375-383.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mathur F.P., Avižienis A. Reliability analysis and architecture of a hybrid-redundant digital system: Generalized triple modular redundancy with self-repair. Proceedings of the May 5-7, 1970, spring joint computer conference; 1970. P. 375-383.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ковалев И.В. Анализ проблем в области исследования надежности программного обеспечения: многоэтапность и архитектурный аспект // Вестник СибГАУ. 2014. № 3. C. 78–92.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kovalev I.V. Analysis of problems in the research area of software reliability: a lot of stages and architectural aspect. The Siberian Aerospace Journal 2014;3:78-92. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Патент № 2697629 Российская Федерация, МПК G06F 11/261. Устройство для имитации неисправностей в программно-аппаратных системах: № 2018105476 заявл. 13.02.18; опубл.15.08.19 / Д.А. Панков; патентообладатель АО ОНИИП.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pankov D.A. Patent no. 2697629 Russian Federation, MPK G06F 11/261. [Device for imitating malfunctions in hardware and software systems]: no. 2018105476 appl. 13.02.18; publ.15.08.19. Patent holder AO ONIIP. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Панков Д.А., Панков И.А., Денисова Л.А. Автоматизация разработки и тестирования цифровых систем связи с многоуровневой архитектурой // Автоматизация в промышленности. 2023. № 1. С. 31–35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pankov D.A., Pankov I.A., Denisova L.A. [Automation of the development and testing of digital telecommunication systems with multi-layer architecture]. Avtomatizatsiya v promyshlennosti 2023;1:31-35. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Панков Д.А., Денисова Л.А. Проектирование программно-аппаратного комплекса: определение объема тестовых испытаний микропроцессорных устройств // Автоматизация в промышленности. 2020. № 12. С. 23-29. DOI: 10.25728/avtprom.2020.12.04</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pankov D.A., Denisova L.A. [Designing a hardware and software system: defining the scope of testing of computer-based devices]. Avtomatrizatsiya v promyshlennosti 2020;12:23-29. DOI: 10.25728/avtprom.2020.12.04. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rebert A., Cha S.K., Avgerinos T. et al. Optimizing seed selection for fuzzing // IEEE Access. 2018. Vol. 6. Pp. 861-875. URL: https://www.usenix.org/conference/usenixsecurity14/technicalsessions/presentation/rebert (дата обращения 08.05.2023)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rebert A., Cha S.K., Avgerinos T. et al. Optimizing seed selection for fuzzing. IEEE Access 2018;6:861-875. (accessed 08.05.2023). Available at: https://www.usenix.org/conference/usenixsecurity14/technicalsessions/presentation/rebert.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ушаков И.А. Надежность: прошлое, настоящее, будущее // Reliability: Theory &amp; Applications. 2006. № 1. С.17– 25.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ushakov I.A. [Reliability: past, present, future]. Reliability: Theory &amp; Applications 2006;1:17-25.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Русаков М.А. Многоэтапный анализ архитектурной надежности в сложных информационно-управляющих системах : дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2005. 168 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rusakov M.A. [Multistage analysis of the architectural reliability in complex information management systems: a Candidate of Engineering thesis]. Krasnoyarsk; 2005. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
