sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2025-25-4-61-68sustain-694Research ArticleИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫВыявление системных неисправностей в программно­-аппаратных комплексах на основе интеллектуальных технологийDetecting system faults in hardware and software systems using intelligent solutionsПанковИ. А.PankovI. A.

Панков Илья Анатольевич – аспирант

Омск

Ilia A. Pankov, postgraduate student

Omsk

pankov99ai@yandex.ruАверченкоА. П.AverchenkoA. P.

Аверченко Артем Павлович – аспирант ОмГТУ, руководитель СКБ «Цифровая обработка сигналов на ПЛИС»

Омск

Artem P. Averchenko, postgraduate student, OmSTU, head of the Digital Signal Processing using FPGA SDB

Omsk

ПанковД. А.PankovD. A.

Панков Денис Анатольевич – руководитель проектов и системный аналитик, участник программного комитета по стандартизации информационных технологий, канд. техн. наук

Санкт-Петербург

Denis A. Pankov, Project Manager and System Analyst, Member of the Program Committee for Information Technology Standardisation, Candidate of Engineering

Saint Petersburg

pankovDDD@yandex.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationООО «ЛАНИТ-ТЕРКОМ»РоссияLANIT-TERKOM LLCRussian Federation2025071220252546168Copyright © Панков И.А., Аверченко А.П., Панков Д.А., 20252025Панков И.А., Аверченко А.П., Панков Д.А.Pankov I.A., Averchenko A.P., Pankov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/694

Представлена система выявления неисправностей в распределенных программно-аппаратных комплексах, основанная на наборе интеллектуальных технологий. Подход объединяет динамическое тестирование (фаззинг), корректируемое большими языковыми моделями, а также анализ шаблонов уязвимостей известных баз знаний MITRE и OWASP для выявления программных ошибок, способствующих проведению потенциальных атак. Предложенная архитектура оперативно диагностирует отказы и сбои, локализует их причину и автоматически эскалирует инцидент системному администратору. Практическая значимость решения подтверждена экспериментально по таким параметрам, как среднее время обнаружения ошибок, охват кода, количество обнаруженных дефектов.

The paper presents a system for detecting faults in distributed software and hardware systems that is based on a set of intelligent technologies. The method combines dynamic testing (fuzzing) enhanced with large language models, as well as analysis of vulnerability patterns of the well-known MITRE and OWASP knowledge bases to identify software errors that enable potential attacks. The proposed architecture promptly diagnoses failures and faults, localizes their causes and automatically escalates the incident to the system administrator. The practical significance of the solution is confirmed experimentally in terms of such parameters as the average error detection time, code coverage, and the number of detected defects.

обнаружение неисправностейраспределенные комплексыотказы и сбоифаззингбольшие языковые моделиfault detectiondistributed systemsfailures and faultsfuzzinglarge language modelsReferencesMeng Ruijie, Mirchev Martin, Böhme Marcel et al. Large Language Model guided Protocol Fuzzing. 2024. DOI: 10.14722/ndss.2024.24556Meng R., Mirchev M., Böhme M. et al. Large Language Model guided Protocol Fuzzing. Network and Distributed System Security (NDSS) Symposium 2024; San Diego (CA, USA). DOI: 10.14722/ndss.2024.24556Elnaggar R., Delgado B., Fung J. M. RAG-Based Fuzzing of Cross-Architecture Compilers. URL: https://arxiv.org/abs/2504.08967 (дата обращения: 13.07.2025).Elnaggar R., Delgado B., Fung J. M. RAG-Based Fuzzing of Cross-Architecture Compilers. (accessed 13.07.2025). Available at: https://arxiv.org/abs/2504.08967.Панков И.А., Панков Д.А., Денисова Л.А. Автоматизация разработки и тестирования цифровых систем связи с многоуровневой архитектурой // Автоматизация в промышленности. 2023. № 1. С. 31–35.Pankov I.A., Pankov D.A., Denisova L.A. [Automation of development and testing of digital communication systems with multilevel architecture]. Avtomatizatsiya v promyshlennosti 2023;1:31-35. (in Russ.)Панков И.А., Панков А.П., Панков Д.А. и др. Перспективы использования FMEA-анализов для высокоответственных технических систем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 3. С. 26–31.Pankov I.A., Pankov A.P., Pankov D.A. et al. Prospects for the use of FMEA analyzes for highly critical technical systems. Izvestiya Tula State University 2024;3:26-31. (in Russ.)Панков И.А. Выявление дефектов при тестировании алгоритмов цифровых устройств на базе ПЛИС // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 11. С. 277–280.Pankov I.A. Detecting defects when testing algorithms digital devices based on FPGA. Izvestiya Tula State University 2023;11:277-280. (in Russ.)Панков И.А., Панков Д.А. Обнаружение системных дефектов цифровых устройств при имитации неисправностей с применением // Надежность. 2023. Т. 23. № 4. С. 51–58.Pankov D.A., Pankov I.A. Detecting system defects of digital devices in the course of malfunction imitation using fuzzing. Dependability 2023;23(4):51-58. (in Russ.)Chunqiu Steven Xia, Matteo Paltenghi, Jia Le Tian et al. Fuzz4All: Universal Fuzzing with Large Language Models. 2024. URL: https://arxiv.org/abs/2308.04748 (дата обращения: 29.09.2025).Chunqiu Steven Xia, Matteo Paltenghi, Jia Le Tian et al. Fuzz4All: Universal Fuzzing with Large Language Models. 2024. (accessed 29.09.2025). Available at: https://arxiv.org/abs/2308.04748.Zafar A., Wajid B., Akram B. A hybrid fault diagnosis architecture for Wireless Sensor Networks // ICOSST. 2015. DOI: 10.1109/ICOSST.2015.7396395Zafar A., Wajid B., Akram B. A hybrid fault diagnosis architecture for Wireless Sensor Networks. ICOSST; 2015. DOI: 10.1109/ICOSST.2015.7396395Heracleous C., Keliris C., Panayiotou C. et al. Fault diagnosis for a class of nonlinear uncertain hybrid systems // Nonlinear Analysis: Hybrid Systems. 2022. Vol. 44. P. 101137. DOI: 10.1016/j.nahs.2021.101137Heracleous C., Keliris C., Panayiotou C. et al. Fault diagnosis for a class of nonlinear uncertain hybrid systems. Nonlinear Analysis: Hybrid Systems 2022;44:101137. DOI: 10.1016/j.nahs.2021.101137Pan Z., Fu Y., Guo H. et al. Analysis of Covert Attacks Using False Data against Network Control Systems: Three Case Studies // Syst Sci Complex. 2023. Vol. 36. Pp. 1407–1422.Pan Z., Fu Y., Guo H. et al. Analysis of Covert Attacks Using False Data against Network Control Systems: Three Case Studies. Syst Sci Complex 2023;36:1407-1422.Reber A., Cha S.K. Optimizing Fuzzing Seed Selection // Proceedings of the 23rd USENIX Security Symposium. San Diego, CA, 2014. Pp. 861–875.Reber A., Cha S.K. Optimizing Fuzzing Seed Selection. Proceedings of the 23rd USENIX Security Symposium. San Diego (CA, USA); 2014. Pp. 861-875.Fibich C., Tauner S., Rössler P. et al. FIJI: Fault InJection Instrumenter // EURASIP Journal on Embedded Systems. 2019. DOI: 10.1186/s13639-019-0088-7Fibich C., Tauner S., Rössler P. et al. FIJI: Fault InJection Instrumenter. EURASIP Journal on Embedded Systems 2019. DOI: 10.1186/s13639-019-0088-7Trippel T., Shin K.G. Fuzzing Hardware as Software // USENIX: [сайт]. 2022. URL: https://www.usenix.org/system/files/sec22-trippel.pdf (дата обращения: 13.07.2025).Trippel T., Shin K.G. Fuzzing Hardware as Software. (accessed 13.07.2025). Available at: https://www.usenix.org/system/files/sec22-trippel.pdfПанков Д.А., Денисова Л.А. Контроль и диагностика отказов программно-аппаратных комплексов // Омский научный вестник. 2018. № 2. С. 128–130.Pankov D.A., Denisova L.A. Control and diagnostics of faults in hardware-software complex. Omsk Scientific Bulletin 2018;2(158):128-133. (in Russ.) DOI:https://doi.org/10.25206/1813-8225-2018-158-128-133.Панков Д.А., Денисова Л.А. Проектирование аппаратно-программного комплекса: определение объема тестовых испытаний микропроцессорных устройств // Автоматизация в промышленности. 2020. № 12. С. 23–29.Pankov D.A., Denisova L.A. [Designing a software and Hardware system: defining the scope of testing of computer-based devices]. Avtomatrizatsiya v promyshlennosti 2020;12:23-29. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.