数字音频信息系统(AudioMIS)软件可靠性和安全性设计报告

PAGE1案卷号日期数字音频信息系统(AudioMIS)软件可靠性和安全性设计报告作者：AudioMIS项目开发小组完成日期：签收人：签收日期：修改情况记录：版本号修改批准人修改人安装日期签收人目录TOC\o"1-4"\h\z\u软件可靠性和安全性设计报告 11范围 11.1主要内容 11.2适用范围 12引用标准 13定义 23.1扇入 23.2扇出 23.3可靠性 23.4软件可靠性 23.5McCabe指数 24设计准则和要求 34.1对计算机应用系统设计的有关要求 34.1.1硬件软件功能的分配原则 34.1.2硬件软件可靠性指标的分配原则 34.1.3容错设计 34.1.4安全关键功能的人工确认 34.1.5记录系统故障 34.1.7禁止回避检测出的不安全状态 44.1.9分离安全关键功能 44.2软件需求分析 44.2.1一般要求 44.2.2功能需求 44.2.3性能需求 5精度 5容量 5时间特性 5灵活性 54.2.4接口需求 6与外部设备的接口 6与其他系统的接口 6人机接口 74.2.5数据需求 74.2.6环境需求 7硬件 7软件 74.2.7软件可靠性和安全性需求 84.2.8其他需求 8数据库 8操作 84.3软件设计 84.3.1一般要求 84.3.2功能设计与分配 104.3.3控制流和数据流 114.3.4设计限制 124.3.5安全关键功能的设计 124.3.6冗余设计 12恢复快 12信息冗余 124.3.7接口设计 13一般要求 13人机界面设计 13报警设计 13软件接口设计 144.3.8软件健壮性设计 15接口故障处理 15错误操作处理 154.3.9简化设计 15模块的单入口和单出口设计 15模块的独立性 15模块的扇入扇出 15模块的耦合方式 15模块的内聚方式 164.4软件实现 164.4.1语言要求 164.4.2McCabe指数 164.4.3参数化 164.4.4公用数据和公用变量 164.4.5标志 174.4.6文件 184.4.7程序单元的规模 194.4.8命名要求 194.4.9程序格式化要求 194.4.10程序注释要求与方法 194.4.11程序设计风格 20数字音频信息管理系统(AudioMIS)——软件可靠性和安全性设计报告第20页共23页软件可靠性和安全性设计报告1范围1.1主要内容本次开发的项目名为：数字音频信息管理系统软件，项目开发的提出方为中船重工集团公司第七一九研究所，开发单位为华中师范大学信息技术系。本软件的开发主要是满足舰艇上的特殊环境的需要，即舰艇上空间有限，客户端用的只是单片机。客户端通过单片机发送的点播信息，均通过本软件进行响应，并且通过本软件对整个系统进行必要的管理。此文档的编写，在于保证软件开发质量，规定一定的设计准则和要求，分析软件需求来合理设计软件，从而在实现过程中保证软件的可靠性和安全性。1.2适用范围在以下的各个阶段中，《软件可靠性和安全性设计报告》将与实际开发阶段的工作紧密结合。文档提供了数字音频信息管理系统的设计准则和要求以及几本设计方法，以供编码人员开发过程中具体实现，保证软件的可靠性和完全性。2引用标准参考资料：《数字音频管理系统软件开发任务书》华中师范大学信息技术系，2003年10月23日《数字音频系统设计方案》华中师范大学信息技术系，2003年10月23日列出要用到的参考资料，如：文档编写标准依据《软件设计文档国家标准（GB8567—88）》；编码标准采用《程序设计规范（Delphi）2.0》。GB/T1526—1989信息处理——数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定。GB/T11457-1995软件工程术语GB/T12504-1990计算机软件质量保证计划规范GB/T12505-1990计算机软件配置管理计划规范GB/T14394-1993计算机软件可靠性和可维护性管理3定义3.1扇入一个模块被其他模块调用的个数。3.2扇出一个模块调用其它模块的个数（本软件设计一般不超过7个，多于7个将重新分解）。3.3可靠性产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，它的概率度量称为可靠度。3.4软件可靠性软件系统的固有特性之一，它表明了一个软件系统按照用户的要求和设计的目标，执行其功能的正确程度。3.5McCabe指数程序单元的圈复杂性（即McCabe指数）应小于10。4设计准则和要求4.1对计算机应用系统设计的有关要求4.1.1硬件软件功能的分配原则硬件软件功能的分配原则主要依据需求说明书规定系统要求，性能要求和成本要求。首先保证系统的功能和性能需求的情况下进行硬件功能和软件功能的分配。4.1.2硬件软件可靠性指标的分配原则可靠性指标分配是指把系统的可靠性指标分配给系统、子系统、模块、元器件（或函数）。其主要目的是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，并研究实现这些要求的可能性及方法。它也是可靠性试验和评估的依据。对可靠性指标的分配必须做到合理协调、技术上可行、经济上合算。分配的可靠性指标，必须进行可靠性分析，如果分配给分系统的可靠性指标为当前技术水平和条件所限，而无法实现者，必须修改方案，重新分配，直到满足要求为止。4.1.3容错设计系统发生故障时能自动检出并使系统自动恢复运行。采用自校验技术已是想系统的容错性能。4.1.4安全关键功能的人工确认对于安全关键功能需要经过人工确认才可以执行，涉及相应的提示信息，根据操作者的允许与否获取执行权限。4.1.5记录系统故障对于系统的故障进行记录，以提示用户修复故障。4.1.7禁止回避检测出的不安全状态对于检测出的不安全状态，禁止回避。4.1.9分离安全关键功能对于安全关键功能细化分成不同的模块，从而避免一个功能模块出错，系统便无法运行的瘫痪性故障。4.2软件需求分析4.2.1一般要求本次开发的项目名为：数字音频信息管理系统软件，项目开发的提出方为中船重工集团公司第七一九研究所，开发单位为华中师范大学信息技术系。本软件的开发主要是满足舰艇上的特殊环境的需要，即舰艇上空间有限，客户端用的只是单片机。客户端通过单片机发送的点播信息，均通过本软件进行响应，并且通过本软件对整个系统进行必要的管理。本软件是整个舰艇上配载的数字音频点播系统中的一部分，主要负责的是服务器端的功能实现。数字音频服务器以RS-232、声卡LineIn接口分别接收数字音频信息交换控制器的控制和音频信息。4.2.2功能需求数字音频信息管理系统（AudioMIS）主要提供以下功能：音频资源信息管理功能音频信息编辑修改功能音频自动（或一般手动）录音功能音频格式转换功能音频资源试听功能网络状态查询功能IIS服务控制功能图片资源信息管理功能图片编辑功能用户点播信息查询功能音频资源点播排行功能4.2.3性能需求精度本地曲目库的总音频资源大小以及图片大小的判断精确到“字节”。图片尺寸大小的精确到“像素”，自动录音的命名时间精确到“秒”。容量双XEON2.4G；1024MDDRSDRAM；72╳2GSCSIRAID1硬盘；显存4M/8M；显示器800╳600FTF10.4”；10M/100M时间特性一般用户的操作响应时间应在5秒钟左右音频或图片文件批量导入和导出操作的时间会相对较长一些，但是操作也应该在可接受的时间内完成。用户第一次配置初始化时由于要构建数字音频信息管理系统所需的环境，需要10~30秒钟时间。在软件安装过程中，要配置系统所需的数据库可能需要5秒钟左右时间，如果已存在数据库文件进行附加安装可能需要时间10秒钟左右。灵活性本系统所有功能都支持鼠标和键盘操作，无须鼠标即可方便使用该系统。系统在卸载过程中会自动备份用户配置文件，在安装过程中提供原有数据的恢复功能，用户无需配置便可提供相应的主要服务功能；若选择全新安装，则可以清除原有数据信息。系统中音频录制和转换功能模块，音频参数设置具有自动记录功能，默认保存用户前次的参数配置，也可以选择恢复系统默认设置。4.2.4接口需求与外部设备的接口数字音频信息管理系统的服务器以RS-232、声卡LineIn接口分别接收数字音频信息交换控制器的控制和音频信息。当RS-232口接收到语音强插控制指令信息时，AudioMIS软件系统可自动或手动启动录音功能，记录LineIn接口输入的音频信息，转存为MP3格式文件并入库，当RS-232再次传输取消强插控制指令时，软件系统停止录音，并向所有用户终端传输取消强插指令信息；当接收到RS-232口传输的短波广播录音指令信息时，AudioMIS软件系统自动或手动启动录音功能，记录LineIn接口输入的音频信息，转存为MP3格式文件并入库，当RS-232再次传输终止短波广播指令信息，软件系统停止录音。与其他系统的接口MSSQLServer2000（企业版）：与数字音频信息信息管理系统通过ODBC管理相应点播信息，并存储和管理音频资源及图片资源信息。IIS5.0或以上版本：提供用户点播和下载服务。Windows2000Server（SP4）以上版本：软件运行的操作系统。Lame_enc.dll：提供MP3音频信息中的TAG_V1(ID3V1)和TAG_V2(ID3V2)操作。服务器端（数字音频信息管理系统）与用户终端间存在的“数字音频点播服务协议”：服务器与终端点播功能的实现基于HTTP协议、TCP/IP协议。服务器为每个频道管理一个独立文件夹，频道中每个MP3文件以序号01~N命名（N为单频道内的曲目数），并建立与维护一个由频道序号00~M-1（M为频道数）命名的虚拟目录与实际文件夹对应，客户端利用虚拟路径访问各频道内的曲目。L001~L132的文件夹中保存服务器选定的各终端的本地曲目库，其中有一个更新标志文件，文件供客户端读取，以判断是否需要更新其自身本地曲目库的音频资源或图片资源。客户端完成更新后，修改标志文件内容或新建一个标志文件。客户端点播信息由服务器端通过调用IIS功能完成。服务器将随时发送一个ICMP数据包给任一客户端，以测试网络和客户端的状态（即实现Ping的功能）。网络客户端IP地址为固定可调方式设置。人机接口采用标准的Windows操作界面，集成的操作环境，便于用户在统一的操作界面上使用维护软件系统；支持系统的Auto_Ready，开机不作任何操作即可提供各种服务；提供完整的帮助系统。具体如下：服务器启动后系统自动运行，无须用户配置即可提供各种服务。启动后全屏且只显示数字音频信息管理系统界面，用户执行特定的操作进入Windows界面；音频资源及图片资源信息等信息以表格形式显示；提供音频资源的模糊查询功能；该系统每个功能都支持键盘和鼠标操作，且以键盘操作为主，提供某些特定功能的系统热键。4.2.5数据需求详见数据库设计说明书。4.2.6环境需求硬件硬件平台：双XEON2.4G；1024MDDRSDRAM；72╳2GSCSIRAID1硬盘；显存4M/8M；显示器800╳600FTF10.4”；10M/100M软件软件运行平台：windows2000Server（SP4）及以上版本，MSSQLServer2000企业版。软件开发平台：Windows2000Server操作系统，MSSQLSever2000（企业版），Delphi7。IIS5.0或以上版本：提供用户点播和下载服务。Lame_enc.dll：提供MP3音频信息中的TAG_V1(ID3V1)和TAG_V2(ID3V2)操作4.2.7软件可靠性和安全性需求本系统采用二级安全保障：第一级：依赖于网络本身对用户使用权限的规定。第二级：在程序模块和数据库中通过使用密码控制功能对用户使用权限加以限制。系统在卸载过程中会自动备份用户配置文件，在安装过程中提供原有数据的恢复功能，用户无需配置便可提供相应的主要服务功能；若选择全新安装，则可以清除原有数据信息。系统中音频录制和转换功能模块，音频参数设置具有自动记录功能，默认保存用户前次的参数配置，也可以选择恢复系统默认设置。软件具有可靠性和可维护性，可长期无人值守运行。4.2.8其他需求数据库详细见数据库设计说明书。操作第一次运行本程序时需要用超级密码登录，进行初始化配置。服务器启动后系统自动运行，无须用户配置即可提供各种服务。启动后全屏且只显示数字音频信息管理系统界面，用户执行特定的操作进入Windows界面；该系统每个功能都支持键盘和鼠标操作，且以键盘操作为主，提供某些特定功能的系统热键；用户使用软件前需安装MSSQLServer2000SP1以上版本，需要安装WindowsIIS功能。4.3软件设计4.3.1一般要求本次开发的项目名为：数字音频信息管理系统软件，项目开发的提出方为中船重工集团公司第七一九研究所，开发单位为华中师范大学信息技术系。本软件的开发主要是满足舰艇上的特殊环境的需要，即舰艇上空间有限，客户端用的只是单片机。客户端通过单片机发送的点播信息，均通过本软件进行响应，并且通过本软件对整个系统进行必要的管理。本软件是整个舰艇上配载的数字音频点播系统中的一部分，主要负责的是服务器端的功能实现。数字音频服务器以RS-232、声卡LineIn接口分别接收数字音频信息交换控制器的控制和音频信息。4.3.2功能设计与分配数字音频信息管理系统数字音频信息管理系统信息查询录音模块编辑模块系统管理曲目信息查询图片信息查询用户信息查询网络信息查询点播记录查询点播排行查询广播信息查询一般录音功能曲目编辑图片编解音频格式转换超级用户管理模块普通用户管理模块频道信息设置音频类别设置广播信息设置密码修改点播服务控制用户信息设置系统初始化设置账号管理4.3.3控制流和数据流4.3.4设计限制设计中相应参数约束规定：可设置频道数（15）频道以及本地曲目库中的曲目数（1~40）本地曲目库的图片数（1~40）本地曲目库中音频资源总大小（≤60M），图片资源总大小（≤900K）其他标准约束：信息显示格式应包含规定的信息内容，且给出是否选中或可操作状态提示；数据命名以相应数据库命名规范为准；编码规范以Delphi软件编程规范为准；音频信息属性项以MP3编码及相应技术标准为准：TAG_V1（ID3V1)和TAG_V2（ID3V2)。4.3.5安全关键功能的设计本系统采用二级安全保障：第一级：依赖于网络本身对用户使用权限的规定。第二级：在程序模块和数据库中通过使用密码控制功能对用户使用权限加以限制。提供友好出错或非正常操作提示信息，提供详细的帮助文档和相应的错误修复说明。4.3.6冗余设计恢复快对关键性的操作配备若干个可供选择的程序。信息冗余采用纠错码或校验码来表达信息。4.3.7接口设计一般要求数字音频信息管理系统的服务器以RS-232、声卡LineIn接口分别接收数字音频信息交换控制器的控制和音频信息。当RS-232口接收到语音强插控制指令信息时，AudioMIS软件系统可自动或手动启动录音功能，记录LineIn接口输入的音频信息，转存为MP3格式文件并入库，当RS-232再次传输取消强插控制指令时，软件系统停止录音，并向所有用户终端传输取消强插指令信息；当接收到RS-232口传输的短波广播录音指令信息时，AudioMIS软件系统自动或手动启动录音功能，记录LineIn接口输入的音频信息，转存为MP3格式文件并入库，当RS-232再次传输终止短波广播指令信息，软件系统停止录音。人机界面设计采用标准的Windows操作界面，集成的操作环境，便于用户在统一的操作界面上使用维护软件系统；支持系统的Auto_Ready，开机不作任何操作即可提供各种服务；提供完整的帮助系统。具体如下：服务器启动后系统自动运行，无须用户配置即可提供各种服务。启动后全屏且只显示数字音频信息管理系统界面，用户执行特定的操作进入Windows界面；音频资源及图片资源信息等信息以表格形式显示；提供音频资源的模糊查询功能；该系统每个功能都支持键盘和鼠标操作，且以键盘操作为主，提供某些特定功能的系统热键。详见软件标准规范。报警设计用来显示错误消息和其他重要信息的模式对话框叫消息对话框。在对话款中包含标题栏，用来表示消息的来源。在消息对话框中还包含一个只是正在被显示的消息种类的图形符号，消息的三种类型是：(提示：信息框统一采用MessageBox)。信息消息；警告消息；极重要消息。图4信息消息框图5警告消息框图6极重要消息软件接口设计MSSQLServer2000（企业版）：与数字音频信息信息管理系统通过ODBC管理相应点播信息，并存储和管理音频资源及图片资源信息。IIS5.0或以上版本：提供用户点播和下载服务。Windows2000Server（SP4）以上版本：软件运行的操作系统。Lame_enc.dll：提供MP3音频信息中的TAG_V1(ID3V1)和TAG_V2(ID3V2)操作。服务器端（数字音频信息管理系统）与用户终端间存在的“数字音频点播服务协议”：服务器与终端点播功能的实现基于HTTP协议、TCP/IP协议。服务器为每个频道管理一个独立文件夹，频道中每个MP3文件以序号01~N命名（N为单频道内的曲目数），并建立与维护一个由频道序号00~M-1（M为频道数）命名的虚拟目录与实际文件夹对应，客户端利用虚拟路径访问各频道内的曲目。L001~L132的文件夹中保存服务器选定的各终端的本地曲目库，其中有一个更新标志文件，文件供客户端读取，以判断是否需要更新其自身本地曲目库的音频资源或图片资源。客户端完成更新后，修改标志文件内容或新建一个标志文件。客户端点播信息由服务器端通过调用IIS功能完成。服务器将随时发送一个ICMP数据包给任一客户端，以测试网络和客户端的状态（即实现Ping的功能）。网络客户端IP地址为固定可调方式设置。4.3.8软件健壮性设计接口故障处理接口故障一般退出系统，再重新启动即可处理故障。错误操作处理错误操作给出错误信息提示，并给出解决办法。但不影响系统的正常运行。4.3.9简化设计模块的单入口和单出口设计尽量简化模块的入口和出口设计，一般都设计为单出口和单入口形式。模块的独立性模块尽量集成化、整合化。相对独立于其他模块和系统，便于出错处理和修改，出现故障不影响其他模块功能，不影响系统整体功能。模块的扇入扇出顶层的扇出比较大，中间扇出比较少，底层模块有大扇入，模块的扇入扇出的个数一般不多于7个。模块的耦合方式数据耦合、标记耦合、控制耦合，简单耦合。降低程序的耦合度：隐藏实现细节，强制构件接口定义，不使用公用数据结构，不让应用程序直接操作数据库。模块的内聚方式逻辑内聚、时间内聚、过程内聚、顺序内聚、功能内聚。4.4软件实现4.4.1语言要求采用Pascal语言，数据处理采用SQL语言。4.4.2McCabe指数McCabe指数为8。4.4.3参数化以参数化方式设置系统管理硬件设备的配置、删减、扩充、端口设置等，系统地管理软件平台，系统地管理并配置应用软件。4.4.4公用数据和公用变量SuperUserName='super719';SuperPWD='719super';DFPathName='D:\音频库';DFPathDir='D:\音频库\';DAutorecordDir='D:\音频库\广播录音';DRecordDir='D:\音频库\普通录音';DLocalAudioSize=62914560;DLocalImageSize=921600;ChFolderName='';LFolderName='L';StartSign=$F1;StopSign=$F0;ScreenWidth:LongInt=1024;ScreenHeight:LongInt=768;oldformwidth:LongInt=1024;FontName='楷体_GB2312';UserName,UserPWD,ConPWD:string;OldUserName,OldPWD:string;IsRecording:Boolean;IniFilePath:string;Mp3InfoIniFilePath:string;HelpFilePath:string;ChNum:Integer;ClientNum:Integer;NumPerCh:Integer;NumPerClient:Integer;PicNumPerClient:integer;ComPort:Integer;InputValue:Integer;RegistSign:Boolean;DllRegSign:integer;RestoreSign:boolean;IsGRecording:Boolean;RecordTitle,RecordArtist,RecordCategory,RecordComment,AutoDelDay:string;AClientsNO:arrayofinteger;AAudioID:arrayofInteger;AFileName:arrayofstring;AImageID:arrayofinteger;AFilePath:arrayofstring;EditAudioID:string;TopAudioName:arrayofstring;TopAudioCount:arrayofstring;FormThemesPath:string;OldIP:string;FTPPath:string;StartDate:TDateTime;EndDate:TDateTime;FormExChangeAudio:Boolean;FormExChangePicture:Boolean;FPathName:string;FPathDir:string;AutorecordDir:string;RecordDir:string;LocalAudioSize,LocalImageSize:Integer;OutputInfoStrlist:TStrings;CurAudioID:Integer;CurImageID:Integer;TempFileDir:string;4.4.5标志

Beta(β)：测试版，为正式版本推出之前发布，可能存在一定的Bug。

Alpha(α)：内部测试版，通常在Beta之前，也存在一定的Bug。

Retail：零售版。

Free：免费版。

Lite：精简版，也可称迷你版。

Final：正式版，通过Alpha和Beta两个测试版本后推出的，修正了软件中存在的Bug

Pro：专业版，需用户获得注册码后才可以使用。

Plus：加强版，在功能上有所提升。

Delux：豪华版，和Plus没有太多的区别，也只是多了一些附加功能。