cetic contraintes du logiciel embarqué et la certification
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« ICT Meets Skywin » Approche générale de la cer0fica0on pour le logiciel embarqué
Gau0er Dallons R&D Deputy Department Manager
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Agenda
• Pourquoi s’intéresser à la cer0fica0on de logiciel embarqué? • Quelles sont les normes qui concernent la cer0fica0on de logiciel embarqué
pour un usage de sûreté ? • Quel est l’impact « business » de la cer0fica0on ? • Comment réduire le surcoût de la cer0fica0on ? • Quelques ou0ls …
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Pourquoi s’intéresser à la cer0fica0on de logiciel embarqué?
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Contexte
• Le logiciel embarqué est u0lisé dans des applica0ons cri0ques nécessitant une haute fiabilité • Aéronau0que • Spa0al • Ferroviaire • Automobile • Secteur médical • Secteur nucléaire
• Le logiciel et le matériel peuvent être la cause d’une défaillance ayant un impact cri0que
• La cer0fica0on permet d’évaluer la confiance sur la fiabilité d’un système cri0que
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Quelles sont les normes qui concernent la cer0fica0on de logiciel embarqué pour un usage de sûreté ?
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Normes de sûreté rela0ves aux logiciels embarqués
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DO178B
• Norme applicable à l’aviation • Objectif: augmenter la confiance dans la fiabilité et la sécurité des
fonctionnalités du système • Exigences sur le cycle de développement et ses résultats • Exigences sur les preuves pour l’évaluateur
• 5 niveaux (Development assurance level - DAL): • A – Catastrophique: le vol et l’attérissage ne peuvent plus être réalisés de
manière sûre. • B – Périlleux: détresse physique ou surcharge de l’équipage et impact sur les
passagers (blessures sévères ou fatales d’un petit nombre de passagers) • C – Sévère: surcharge légère de l’équipage impactant l’efficacité de l’équipage
ou le confort des passagers. • D – Mineur: réduction faible des marges de sûreté, de la surcharge de l’équipage
et inconfort léger pour les passagers. • E – Pas d’effet.
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Niveaux d’assurance de développement
S/W level Catégorie Nombre d’objectifs
Nombre d’objectifs avec indépendance
A Catastrophic 66 25
B Hazardous 65 14
C Severe - Major 58 2
D Minor 28 2
E No effect 0 0
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Artéfacts et points de vérifica0on
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Quel est l’impact « business » de la cer0fica0on ?
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Considéra0ons mé0er (1/2)
• Autorités de cer0fica0on • FAA (US) • EASA (EU)
• Impact des « DAL » • Le niveau A implique l’u0lisa0on de méthodes rigoureuses voire formelles • Le niveau D peut encore être rela0vement facilement aZeint
• La cer0fica0on est limitée • A une version du logiciel sur une version spécifique du matériel • Dans une condi0on spécifique de déploiement è Le processus de cer0fica0on est suscep0ble d’être joué plusieurs fois
• Les rela0ons avec l’autorité de cer0fica0on • Négocia0on nécessaire sur le périmètre • Qualifica0on des ou0ls è interac0ons nombreuses et coûteuses
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Considéra0ons mé0er (2/2) • Preuves nécessaires pour la cer0fica0on
• « Jurisprudence » dans les pra0ques • Nécessite de l’expérience et des interac0ons avec l’autorité de cer0fica0on
• Techniques d’alignement • Traçabilité
• Techniques « ad hoc » • Ou0ls
• Vérifica0on • Couverture des tests • Méthodes formelles
• Planning et process • Certaines exigences se situent à la fron0ère entre le logiciel et le matériel • Ges0on de plusieurs cer0fica0ons n’est pas aisée • La priorité sur les exigences de sûreté et le main0en d’une haute disponibilité sont difficiles à
concilier • Le budget d’un projet augmente de 3 fois à 5 fois le budget ini0al
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Comment réduire le surcoût de la cer0fica0on ?
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Situa0on classique de l’ingénierie pour logiciel cer0fié
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Technical Requirement Specification
Specification
Design
Coding
Unitary Tests
Functional Tests
Acceptance Test Plan T
E
S
T
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Vision idéale de l’ingénierie pour logiciel cer0fié
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Technical Requirement Specification
Formal Specification
Formal Design
Code Automatically Produced
Acceptance Test Plan
Proof
Automation
Test
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Quelques ou0ls …
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Panel des méthodes
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Méthodes formelles pour la vérifica0on
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Modèle du programme à développer
Représenta0on de certaines propriétés que le programme devrait avoir
La propriété est sa0sfaite
Logiciel de vérifica0on formelle
La propriété n’est pas sa0sfaite
Explica0on? Explica0on?
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Effort versus assurance
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Spin, NuSmv, Uppaal, ….
Prover9, Waldmeister, ….
PVS, Isabelle, ….
JML, Static Checkers, Modern Compiler
B Event-B
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Matlab simulink
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• Simulink® est un environnement graphique (basé sur des diagrammes de blocs) pour la simula0on et le design basé sur des modèles de systèmes mul0domaines et embarqués.
Simulink supporte: • Le design au niveau système • La simulation • La génération de code
automatique • Les tests continus et la
vérification de systèmes embarqués
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Analyse sta0que avec Polyspace
• Code C/C++ ou Ada • Détecte et prouve l’absence d’overflow, de division par zéro, de
dépassement de borne de tableaux, d’autres erreurs de run0me …
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Kit de qualifica0on
DO Qualifica0on Kit « Qualify Simulink & Polyspace Verifica0on tools for
DO-‐178 and DO-‐278 »
IEC Cer0fica0on Kit « Qualify Code Genera0on & Verifica0on tools for ISO 26262, EN50128 and IEC 61508 cer0fica0on »
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Commercial avionic system sopware
Ground-‐based and space-‐based avionic
sopware
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Road Vehicle Rail applica0ons
electrical/electronic/programmable electronic safety-‐related systems
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Robus0fica0on logicielle
• Objec0f de la méthode : • Détecter certaines pannes matérielles au niveau logiciel (perturba0ons électromagné0ques, rayon cosmique, surchauffe …) qui ont une incidence sur la sûreté de fonc0onnement
• Principes • Transformer automa0quement le code d’un logiciel de manière à y détecter certaines pannes matérielles
• Redondance du code
è Réduire l’impact d’une cer0fica0on sur le développement matériel en réduisant les exigences de sûreté sur le matériel
è Réduc0on de coût lors des développements
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Maintenance préven0ve
• Plus de données permet • L’iden0fica0on de tendances sur un parc de matériel
• influence de l’environnement extérieur sur un sous ensemble d’équipements • La détec0on de « signaux faibles », repérables uniquement par l’analyse d’un volume important de données (fréquence et/ou durée de mesure)
• Le traitement plus rapide des données … • Permet de se rapprocher du « temps réel »
• Créa0on de tableaux de bord du fonc0onnement des équipements • Capacité d’ac0ons plus rapides
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BigData : le fond et la forme • Les ou0ls IT de traitement des données changent aussi
• La ges0on de plus grandes quan0tés de données (Volume) • Frameworks de programma0on permeZant le traitement efficace des données (Hadoop, Spark, …), répar0 sur un parc d’ordinateurs
• Nouvelles capacités de stockage (ex : NoSQL) • Capacité à gérer de gros volumes • Stockages adaptées à la nature des données (ex: séries temporelles)
• Améliora0on de la Vitesse de traitement • Frameworks de programma0on pour le traitement des données en flot con0nu et répar0 sur un ensemble d’ordinateurs
• Prise en compte de la Variété des données • Nouvelles possibilités d’extrac0on et de conversion de données
• A performances égales, ces nouvelles solu0ons IT offrent un cout moindre • U0lisa0on de ressources IT Hardware low cost mais avec redondance assurée par le
sopware • Solu0ons au déploiement automa0sé, permeZant l’u0lisa0on de ressources temporaires
sur le Cloud (dépenses OPEX vs CAPEX) 25
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Aéropole de Charleroi-‐Gosselies Bâ$ment Éole
Rue des Frères Wright, 29/3 B-‐6041 Charleroi
Tel: +32.71.490.700 Fax: +32.71.490.799
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