基于模型的系統(tǒng)工程有效方法

第1章介紹：框定問題1
1.1架構(gòu)的美學(xué)和科學(xué)維度1
1.2基于模型的系統(tǒng)工程3
1.3現(xiàn)代高技術(shù)系統(tǒng)的演進4
1.4架構(gòu)的巴別塔6
1.5開放架構(gòu)的真正意義8
1.6架構(gòu)的分類10
1.7良好架構(gòu)的基本原則13
1.8架構(gòu)在工程項目中的作用14
1.9總結(jié)16
練習(xí)16
參考文獻17
第2章應(yīng)用于系統(tǒng)架構(gòu)的面向?qū)ο蠓椒?9
2.1面向?qū)ο蠹軜?gòu)的動機19
2.2面向?qū)ο蟮幕驹瓌t20
2.3使用統(tǒng)一建模語言(UML)的架構(gòu)建模22
2.3.1結(jié)構(gòu)建模22
2.3.2行為建模28
2.3.3實現(xiàn)建模39
2.4使用UML擴展的系統(tǒng)建模語言（SysML）41
2.4.1SysML概述41
2.4.2需求建模42
2.4.3結(jié)構(gòu)建模的增強44
2.4.4行為建模的增強48
2.4.5實現(xiàn)建模的增強49
2.5結(jié)論性思路50
練習(xí)51
參考文獻52
第3章MBSAP方法論概述53
3.1基本原則53
3.2擴展傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程56
3.3基本方法58
3.4視角和特征視圖64
3.5架構(gòu)開發(fā)的基礎(chǔ)66
3.5.1信息收集66
3.5.2利益相關(guān)方66
3.5.3符合客戶策略和強制要求68
3.6建模與仿真的作用68
3.7架構(gòu)啟動研討會70
3.8可選的方法71
3.9工具的困境75
3.10總結(jié)77
練習(xí)77
學(xué)生項目78
參考文獻78
目錄基于模型的系統(tǒng)工程有效方法第4章從運行視角分析需求80
4.1從需求到架構(gòu)80
4.1.1需求來源和類別80
4.1.2需求數(shù)據(jù)庫82
4.2第一個案例問題：EX“監(jiān)視者”84
4.3第二個案例問題：智能微電網(wǎng)86
4.4需求建模88
4.5架構(gòu)風(fēng)格91
4.6結(jié)構(gòu)特征視圖92
4.6.1定義域92
4.6.2EX功能劃分93
4.6.3域規(guī)范97
4.6.4用戶角色97
4.7行為特征視圖98
4.7.1定義用例98
4.7.2EX用例100
4.7.3場景和活動圖102
4.7.4EX場景案例102
4.8數(shù)據(jù)特征視圖106
4.8.1概念數(shù)據(jù)模型106
4.8.2EX概念數(shù)據(jù)模型109
4.9服務(wù)特征視圖111
4.10背景特征視圖114
4.11智能微電網(wǎng)OV115
4.11.1智能微電網(wǎng)功能區(qū)劃115
4.11.2智能微電網(wǎng)用例和場景117
4.11.3智能微電網(wǎng)概念數(shù)據(jù)模型120
4.12可執(zhí)行架構(gòu)121
4.13總結(jié)121
練習(xí)122
學(xué)生項目123
參考文獻123
第5章從邏輯/功能的視角進行設(shè)計124
5.1設(shè)計基礎(chǔ)124
5.2設(shè)計模式125
5.3結(jié)構(gòu)特征視圖：EX結(jié)構(gòu)分解128
5.4行為特征視圖：EX行為135
5.5數(shù)據(jù)特征視圖：EX邏輯數(shù)據(jù)模型141
5.6服務(wù)特征視圖143
5.6.1EX服務(wù)分類144
5.6.2分層架構(gòu)146
5.6.3流程/決策實時節(jié)點和系統(tǒng)148
5.6.4實時系統(tǒng)156
5.7背景特征視圖158
5.8性能和時序159
5.9智能微電網(wǎng)邏輯/功能視角163
5.9.1智能微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分解163
5.9.2智能微電網(wǎng)行為170
5.9.3智能微電網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)模型171
5.10接口建模和控制172
5.11數(shù)據(jù)驅(qū)動架構(gòu)和事件驅(qū)動架構(gòu)172
5.12可執(zhí)行架構(gòu)173
5.13總結(jié)174
練習(xí)175
學(xué)生項目176
參考文獻176
第6章物理視角的實現(xiàn)177
6.1一般考慮177
6.1.1從功能設(shè)計到物理設(shè)計177
6.1.2權(quán)衡研究179
6.2設(shè)計特征視圖181
6.2.1塊實例中的物理細節(jié)181
6.2.2物理接口182
6.2.3節(jié)點和系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施183
6.2.4EX計算基礎(chǔ)設(shè)施184
6.3任務(wù)組件的集成187
6.3.1系統(tǒng)集成的挑戰(zhàn)188
6.3.2集成框架189
6.3.3實時域與非實時域或弱實時域的接口192
6.3.4可視化和人機界面193
6.4標(biāo)準(zhǔn)特征視圖194
6.5數(shù)據(jù)特征視圖：物理數(shù)據(jù)模型197
6.5.1物理數(shù)據(jù)模型的內(nèi)容197
6.5.2EX物理數(shù)據(jù)模型198
6.6服務(wù)特征視圖199
6.7背景特征視圖199
6.8聚焦視角200
6.9可執(zhí)行物理架構(gòu)201
6.10系統(tǒng)演進的規(guī)劃202
6.11總結(jié)203
練習(xí)204
學(xué)生項目204
參考文獻204
第7章實現(xiàn)面向服務(wù)架構(gòu)的復(fù)雜組織體集成206
7.1面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的重要性206
7.2基本的SOA定義207
7.2.1基本概念207
7.2.2公共的SOA特性210
7.2.3SOA特征和原則211
7.3SOA策略212
7.3.1首要挑戰(zhàn)213
7.3.2基本的SOA策略214
7.3.3SOA收益和成功測度215
7.3.4服務(wù)劃分指南216
7.3.5面向變化的設(shè)計216
7.4SOA實現(xiàn)217
7.4.1SOA結(jié)構(gòu)217
7.4.2SOA要素220
7.5萬維網(wǎng)的演進223
7.6Web服務(wù)框架（WSF）和第二代Web服務(wù)（WS*）224
7.7服務(wù)建模226
7.7.1基本原則227
7.7.2描述建模服務(wù)227
7.7.3SOA建模語言概述227
7.7.4簡單的服務(wù)建模229
7.7.5復(fù)雜的服務(wù)建模230
7.8智能微電網(wǎng)服務(wù)234
7.9總結(jié)235
練習(xí)236
學(xué)生項目236
參考文獻237
第8章將架構(gòu)擴展到實時域238
8.1實時系統(tǒng)的本質(zhì)特征238
8.2時間特征240
8.3事件、線程和并發(fā)241
8.4EX案例中的實時性242
8.5實時需求244
8.6實時系統(tǒng)建模：UML擴展的實時和嵌入式系統(tǒng)建模與分析（MARTE）
246
8.7可調(diào)度性249
8.8EX雷達基本時序分析252
8.9實現(xiàn)實時系統(tǒng)254
8.9.1實時硬件和軟件關(guān)注254
8.9.2實時操作系統(tǒng)（RTOS）255
8.9.3實時中間件258
8.9.4安全關(guān)鍵硬件260
8.9.5實時服務(wù)260
8.9.6集成模塊化電子設(shè)備260
8.9.7實時系統(tǒng)的安全性261
8.9.8實時原型系統(tǒng)262
8.10總結(jié)262
練習(xí)263
學(xué)生項目263
參考文獻263
第9章開發(fā)網(wǎng)絡(luò)維度266
9.1網(wǎng)絡(luò)的作用和種類266
9.2網(wǎng)絡(luò)參考模型及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備267
9.3端口和協(xié)議273
9.4無線網(wǎng)絡(luò)274
9.5虛擬局域網(wǎng)（VLAN）275
9.6網(wǎng)絡(luò)管理275
9.7服務(wù)質(zhì)量（QoS）276
9.8移動自組網(wǎng)絡(luò)（MANET）277
9.9網(wǎng)絡(luò)的未來279
9.10總結(jié)279
練習(xí)280
學(xué)生項目280
參考文獻280
第10章賽博安全信息保護282
10.1賽博安全挑戰(zhàn)282
10.2基本概念284
10.2.1網(wǎng)絡(luò)攻擊要素284
10.2.2威脅方的類別286
10.2.3基本安全概念286
10.2.4強韌賽博安全要素287
10.2.5賽博安全領(lǐng)域288
10.2.6賽博安全基礎(chǔ)290
10.3賽博安全風(fēng)險管理291
10.4賽博安全指南和資源294
10.5安全架構(gòu)和設(shè)計296
10.5.1安全架構(gòu)和設(shè)計流程296
10.5.2分層防御架構(gòu)299
10.6安全系統(tǒng)實現(xiàn)303
10.6.1邊界安全303
10.6.2可信計算平臺（TCP）306
10.6.3保護質(zhì)量（QoP）307
10.6.4加密和證書307
10.6.5訪問控制310
10.6.6虛擬專用網(wǎng)（VPN）311
10.6.7分離內(nèi)核311
10.6.8多級安全級別312
10.6.9瞬變電磁脈沖發(fā)射監(jiān)視技術(shù)（TEMPEST）313
10.6.10系統(tǒng)和組件信任評估313
10.7SOA、Web和云安全315
10.8安全架構(gòu)建模318
10.8.1MBSAP方法論中的安全性318
10.8.2安全性相關(guān)的聚焦視角320
10.9安全軟件開發(fā)320
10.9.1安全軟件開發(fā)生命周期（SSLDC）320
10.9.2安全測試322
10.10智能微電網(wǎng)的賽博安全322
10.11總結(jié)325
練習(xí)325
學(xué)生項目326
參考文獻326
第11章使用原型系統(tǒng)、驗證與確認方法評估和增強系統(tǒng)架構(gòu)330
11.1架構(gòu)和系統(tǒng)評估330
11.2 MBSAP中的原型系統(tǒng)開發(fā)331
11.2.1物理原型系統(tǒng)331
11.2.2虛擬原型系統(tǒng)和可執(zhí)行架構(gòu)334
11.2.3測試裝置和控制338
11.3驗證與確認339
11.3.1驗證和確認方法339
11.3.2驗證340
11.3.3確認341
11.4原型系統(tǒng)的其他作用343
11.5Petri網(wǎng)344
11.6智能微電網(wǎng)仿真344
11.7EX流程仿真349
11.8總結(jié)353
練習(xí)354
學(xué)生項目354
參考文獻354
第12章使用參考架構(gòu)和框架356
12.1參考架構(gòu)的本質(zhì)特征和應(yīng)用356
12.1.1參考架構(gòu)術(shù)語356
12.1.2參考架構(gòu)用途357
12.1.3參考架構(gòu)層次結(jié)構(gòu)358
12.2參考架構(gòu)流程361
12.3構(gòu)建參考架構(gòu)363
12.4EX參考架構(gòu)的分類365
12.5參考架構(gòu)的擴展和庫368
12.6架構(gòu)框架369
12.7產(chǎn)品線的關(guān)注373
12.8總結(jié)374
練習(xí)375
學(xué)生項目375
參考文獻375
第13章構(gòu)建復(fù)雜組織體架構(gòu)378
13.1復(fù)雜組織體架構(gòu)378
13.2SoS的本質(zhì)特征379
13.2.1公共的SoS特征380
13.2.2SoS挑戰(zhàn)382
13.2.3適應(yīng)性和涌現(xiàn)性行為384
13.3復(fù)雜組織體架構(gòu)方法論385
13.4體系工程（SoSE）390
13.5互操作性393
13.6復(fù)雜組織體的建模與仿真396
13.7魯棒的網(wǎng)絡(luò)連接397
13.8動態(tài)的復(fù)雜組織體398
13.9總結(jié)398
練習(xí)399
學(xué)生項目399
參考文獻399
第14章運用先進的概念401
14.1先進的概念和趨勢401
14.2虛擬化401
14.3集群404
14.4分布式計算405
14.5智能代理（Agent）407
14.6代理（Proxy）408
14.7先進算法409
14.8架構(gòu)的機械問題411
14.9提高性能和可擴展性413
14.10總結(jié)414
練習(xí)414
學(xué)生項目414
參考文獻415
第15章確保架構(gòu)測度和質(zhì)量的治理416
15.1確保架構(gòu)的質(zhì)量416
15.2定義測度和質(zhì)量屬性418
15.2.1功能需求的測度418
15.2.2非功能的質(zhì)量屬性需求420
15.3建立有效的治理423
15.3.1一般的架構(gòu)治理426
15.3.2面向服務(wù)架構(gòu)的治理428
15.4總結(jié)431
練習(xí)431
學(xué)生項目432
參考文獻432
附錄A面向?qū)ο笤O(shè)計（OOD）及統(tǒng)一建模語言（UML）的快速參考434
A.1概述434
A.2UML的基礎(chǔ)435
A.3類圖/對象圖443
A.4用例451
A.5協(xié)同454
A.6控制流455
A.7對象約束語言（OCL）456
A.8UML行為模型457
A.9物理圖466
A.10實時系統(tǒng)的語義471
附錄B統(tǒng)一建模語言（UML）擴展的系統(tǒng)建模語言（SysML）的快速參考472
B.1概述472
B.2結(jié)構(gòu)477
B.3值特性482
B.4行為483
B.5活動484
B.6需求488
B.7參數(shù)489
B.8圖之間的關(guān)系491
附錄C系統(tǒng)架構(gòu)案例：EX機載多傳感器平臺493
C.1簡介493
C.2模型組織493
C.3需求494
C.4運行視角制品496
C.4.1結(jié)構(gòu)特征視圖497
C.4.2行為特征視圖510
C.4.3數(shù)據(jù)特征視圖518
C.4.4背景特征視圖521
C.5邏輯/功能視角制品523
C.5.1結(jié)構(gòu)特征視圖523
C.5.2行為特征視圖538
C.5.3數(shù)據(jù)特征視圖545
C.6物理視角制品548
C.6.1設(shè)計特征視圖548
C.6.2標(biāo)準(zhǔn)特征視圖550
C.6.3物理數(shù)據(jù)模型550
附件1： EX架構(gòu)概述與總結(jié)信息551
附件2：EX架構(gòu)的集成詞典560
附錄DUML擴展的實時嵌入式系統(tǒng)建模與分析（MARTE）的概述566
D.1簡介566
D.2基本概念567
D.3非功能特性（NFP）建模568
D.4時間建模570
D.5通用資源建模（GRM）573
D.6分配建模（Alloc）576
D.7通用組件模型（GCM）577
D.8高層應(yīng)用建模(HLAM)578
D.9詳細資源建模（DRM）580
D.10軟件資源建模（SRM）580
D.11硬件資源建模（HRM）582
D.12通用定量分析建模（GQAM）583
D.13可調(diào)度性分析建模（SAM）586
D.14性能分析建模（PAM）589
D.15MARTE縮寫詞列表592
附錄E信息技術(shù)（IT）核心標(biāo)準(zhǔn)和來源列表594
附錄F縱深防御（DiD）的定義596
F.1周邊安保層596
F.2網(wǎng)絡(luò)安保層597
F.3終端安保層598
F.4應(yīng)用安保層599
F.5數(shù)據(jù)安保層600
F.6其他的縱深防御概念601
附錄G常見的賽博攻擊方法603
附錄HIEEE計算機協(xié)會安保設(shè)計中心（CSD）的10大安保缺陷列表609
附錄I軟件測試方法和工具611
I.1功能測試611
I.2非功能測試611
附錄J開放系統(tǒng)互連（OSI）層次和協(xié)議614
附錄K美國國防部（DoD）計劃的面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的策略要求619
附錄L縮略語620
參考文獻633