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문제 정의
- 정적시험에 대하여는 코딩규칙 검증을, 동적시험에 대하여는 코드 실행률 점검에 대한 방안과 절차를 제시한다. 또한, 소프트웨어 등급에 따른 동적시험 달성에 대한 목표값 방안도 제시한다.
- 본 연구는 무기체계 중 개발언어 C#을 사용하여 개발되는 소프트웨어 대하여 무기체계 소프트웨어 개발 및 관리 매뉴얼에서 제시하고 있는 신뢰성 시험(정적시험, 동적시험) 기준을 적용할 수 있는 방안을 제시하였으며 사례를 통해 그 기준의 적절성을 살펴보았다.
- 이에 따라 본 논문에서는 C/C++ 위주의 기존 무기체계 소프트웨어 신뢰성 시험 절차 및 기준을 근거로, 개발언어 C#에 대한 소프트웨어 신뢰성 시험 기준 및 방안을 제시하고자 한다. 정적시험에 대하여는 코딩규칙 검증을, 동적시험에 대하여는 코드 실행률 점검에 대한 방안과 절차를 제시한다.
제안 방법
- C# 언어 특성 상 Microsoft사의 Visual Studio 2012 환경의 고트분석, 메트릭 측정 및 블록 커버리지 등의 분석 기능을 신뢰성시험의 기준으로 적용하는 방안을 제시하였다. 정적시험은 C/C++ 공통 규칙들을 C# Code Convention과 매핑한 코딩규칙 기준, 소스코드의 런타임 애러를 유발할 수 있는 C# Code Convention 항목을 적용한 취약점 점검 기준 및 Visual Studio에서 제공한 메트릭을 활용한 소스코드 메트릭 점검기준을 제시하였으며, 동적시험은 문장실행율, 분기실행률 및 MC/DC를 Visual Studio의 Block Coverage와 MC/DC에 적용한 기준과 목표값을 제시하였다.
- 그 후 시험 대상 프로젝트에서 사용하는 코드를 사용하기 위해 과 같이 시험 프로젝트의 참조 폴더에 시험대상 프로젝트의 라이브러리를 모두 추가한다.
- 동적시험은 정적시험을 통해 도출된 문제점을 수정한 후 수행하였으며, 과 같은 절차로 시험을 수행하였다.
- 따라서 MC/DC를 위해서는 Block coverage 테스트 케이스(Block coverage Test Case : B_TC)와와 같이 소프트웨어 신뢰성 시험을 지원하는 자동화도구를 통해 식별한 MC/DC 테스트 케이스(추가 테스트 케이스: 추가_TC)를 혼합하여 활용한다[10].
- 따라서 신뢰성 시험결과의 분석을 통해 과 같은 절차를 반복하여 결함을 수정하였다.
- 소프트웨어 신뢰성시험에서 정적시험과 동적시험을 구분하여 설명하지만 신뢰성 시험의 수행은 <그림 1>과 같이 상호 연관되어 수행된다. 먼저 정적시험을 실시하여 오류발생 시 소스코드를 수정하여 재 수행 후 동적시험을 실시한다. 동적시험은 정적시험을 수행하여 완료된 소스코드를 실제 하드웨어에 탑재하여 수행하며 목표값을 달성하지 못할 경우 소스코드를 수정한 후 정적시험-동적시험을 재수행하는 절차를 따른다.
- 무기체계 소프트웨어 동적시험 기준을 설정하는 방법은 와 같이 결함 영향도 (Severity), 결함 발생빈도(Exposure), 결함 제어가능성 (Controllability)을 평가한 후 3요소의 조합에 따라 동적시험(S : 문장 실행율, B : 분기 실행율, M : MC/DC)에 대한 종류를 선정한다.
- 비행안전심각도와 임무중요도에 따라 구분되는 소프트웨어 등급을 바탕으로 A, B, C등급 프로젝트를 대상으로 과 같이 블록 개수를 파악하였다.
- 아래 과 같이 코딩규칙과 취약성 점검 관련 규칙으로 나누어서 코딩룰을 선정하였으며, 코딩규칙 154개와 취약성 점검 규칙 78개로 총 232개의 규칙을 적용하여 정적시험을 수행하였다.
- 이에 따라 본 논문에서는 C/C++ 위주의 기존 무기체계 소프트웨어 신뢰성 시험 절차 및 기준을 근거로, 개발언어 C#에 대한 소프트웨어 신뢰성 시험 기준 및 방안을 제시하고자 한다. 정적시험에 대하여는 코딩규칙 검증을, 동적시험에 대하여는 코드 실행률 점검에 대한 방안과 절차를 제시한다. 또한, 소프트웨어 등급에 따른 동적시험 달성에 대한 목표값 방안도 제시한다.
- C# 언어 특성 상 Microsoft사의 Visual Studio 2012 환경의 고트분석, 메트릭 측정 및 블록 커버리지 등의 분석 기능을 신뢰성시험의 기준으로 적용하는 방안을 제시하였다. 정적시험은 C/C++ 공통 규칙들을 C# Code Convention과 매핑한 코딩규칙 기준, 소스코드의 런타임 애러를 유발할 수 있는 C# Code Convention 항목을 적용한 취약점 점검 기준 및 Visual Studio에서 제공한 메트릭을 활용한 소스코드 메트릭 점검기준을 제시하였으며, 동적시험은 문장실행율, 분기실행률 및 MC/DC를 Visual Studio의 Block Coverage와 MC/DC에 적용한 기준과 목표값을 제시하였다. C# 소프트웨어의 동적시험은 사전에 SW 등급을 분류하고 시험대상과 적용 기준을 설정하고 수행되어야한다.
- 동적시험 결과는 크게 2가지 사항이 고려되었다. 첫째, 소프트웨어 등급 A에 대하여 MC/DC를 달성하기 위해서 블록 실행률이 달성된 이후에 추가 테스트 케이스(TC)를 도출하였다. 둘째, if문 조건을 만족하지 못하는 결함이 103곳이 발견되었으며 이는 소스 코드의 수정이 필요한 것으로 확인 되었다.
대상 데이터
- 최근 활발하게 개발되고 있는 국방 무인기의 지상체계 주장비에서 운용되는 소프트웨어는 대부분 C# 개발언어로 구현되고 있다. 본 논문에서의 신뢰성 시험 및 분석은 무인기의 지상체계 주장비에 사용된 C# 소프트웨어를 대상으로 정적 및 동적시험을 수행하였다.
- 이번 2016년 개정판에서는 요구사항 기반시험, 실타겟 시험, 시험 적용 대상 언어 확장 등 여러 항목이 추가되었으며, 특히 C#, java 등 다양한 언어에 대해 시험 범위를 확장하였다. 하지만, 여전히 C/C++언어 기준으로 서술되어 있고 C#, java 등 다른 개발언어에 대한 구체적인 기준이 확립되어 있지 않아, 이에 대한 신뢰성 시험 기준 및 방안이 필요하다.
이론/모형
- 본 연구에서는 C#으로 개발된 무기체계 소프트웨어 신뢰성 시험에 사용한 Visual Studio 2012를 기준으로 연구하였으므로, 지원하는 기능도 Visual Studio 2012기준으로 하였다. 무기체계 소프트웨어 신뢰성 시험절차에서 정적시험(Static Code Analysis, Code Metric) 및 동적시험(Unit Testing, Code Coverage)을 체크하기 위한 기능은 <그림 4>와 같다.
- 정적시험은 C# 언어의 특성상 닷넷 프레임워크 의존적인 언어임을 고려하여 분석 도구로는 Visual Studio 2012 Pro를 사용하고 코딩룰을 선정하여 적용하였다. 아래 <그림 6, 7>과 같이 코딩규칙과 취약성 점검 관련 규칙으로 나누어서 코딩룰을 선정하였으며, 코딩규칙 154개와 취약성 점검 규칙 78개로 총 232개의 규칙을 적용하여 정적시험을 수행하였다.
성능/효과
- 3.2절에서 살펴본 것처럼 동적시험은 문장 실행율과 분기실행률은 Block coverage로, MC/DC는 Block coverage 테스트 케이스와 자동화도구가 식별한 테스트 케이스를 혼합하여 대체할 수 있다.
- 첫째, 소프트웨어 등급 A에 대하여 MC/DC를 달성하기 위해서 블록 실행률이 달성된 이후에 추가 테스트 케이스(TC)를 도출하였다. 둘째, if문 조건을 만족하지 못하는 결함이 103곳이 발견되었으며 이는 소스 코드의 수정이 필요한 것으로 확인 되었다. 본 논문에서 제시하는 동적시험 기준과 같이 Block Coverage의 Test Case와 신뢰성 점검 도구를 통한 추가적인 Test Case를 활용하여 동적 시험을 수행하였고 목표값을 달성함으로서 소프트웨어 신뢰성을 확보할 수 있었다.
- 따라서 Microsoft의 C# Coding Conventions 11개의 항목에서 소스코드의 런타임 에러를 유발할 것으로 판단되는 항목인 호환성 (Interoperability), 이동성(Mobility), 성능(Performance), 보안성(Security)에 해당하는 규칙을 취약점 항목으로 매핑하여 코딩 규칙검증 수행 시 해당항목의 시험 결과를 통해 취약점을 점검한다. 또는 C#은 JAVA와 같은 객체지향언어이므로 자바전용항목인 CWE 660 과 유사한 C# 코딩 규칙을 매핑하여 적용하는 방법도 있다.
- 본 연구는 C# 프로그래밍 무기체계 소프트웨어의 신뢰성시험에 대한 세부기준이 마련되어 있지 않아 그 기준에 대한 방안을 제시하였고 사례를 통해 기준이 적절함을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안한 C# 프로그래밍 무기체계 소프트웨어 신뢰성 기준은 C# 소프트웨어의 신뢰성 확보여부를 확인하기 위한 세부 기준을 수립할 수 있는 계기를 마련하였다.
- 본 연구에서 제안한 C# 프로그래밍 소프트웨어 대한 정적 및 동적 신뢰성 기준을 적용하여 시험한 결과 방위사업청에서 제시하고 있는 정적 시험의 코딩규칙과 취약점 점검에 대한 기준을 충족하였다. 또한, 동적 시험의 경우는 방위사업청이 제시하는 기준을 만족하지 못하는 소스코드를 검출함으로서 본 논문이 제시하는 기준이 적합함을 확인할 수 있었다.
- 둘째, if문 조건을 만족하지 못하는 결함이 103곳이 발견되었으며 이는 소스 코드의 수정이 필요한 것으로 확인 되었다. 본 논문에서 제시하는 동적시험 기준과 같이 Block Coverage의 Test Case와 신뢰성 점검 도구를 통한 추가적인 Test Case를 활용하여 동적 시험을 수행하였고 목표값을 달성함으로서 소프트웨어 신뢰성을 확보할 수 있었다. 동적시험 결과는 <표 11>에서와 같이 확인할 수 있다.
- 본 연구는 C# 프로그래밍 무기체계 소프트웨어의 신뢰성시험에 대한 세부기준이 마련되어 있지 않아 그 기준에 대한 방안을 제시하였고 사례를 통해 기준이 적절함을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안한 C# 프로그래밍 무기체계 소프트웨어 신뢰성 기준은 C# 소프트웨어의 신뢰성 확보여부를 확인하기 위한 세부 기준을 수립할 수 있는 계기를 마련하였다.
- 본 연구에서 제안한 C# 프로그래밍 소프트웨어 대한 정적 및 동적 신뢰성 기준을 적용하여 시험한 결과 방위사업청에서 제시하고 있는 정적 시험의 코딩규칙과 취약점 점검에 대한 기준을 충족하였다. 또한, 동적 시험의 경우는 방위사업청이 제시하는 기준을 만족하지 못하는 소스코드를 검출함으로서 본 논문이 제시하는 기준이 적합함을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 시험을 위해 추가적인 기능이 필요하거나 Visual Studio 2010 이전 버전에서 시험을 수행하고자 한다면 확장프로그램을 연동하여 시험이 가능하다. 확장프로그램은 NCover, PartCover, OpenCover, SD Test Coverage, JetBrains dotCover, NCrunch, NDepend 등이 있으며 확장프로그램마다 지원해주는 기능이 조금씩 다르므로 원하는 기능에 따라 도구를 선택적으로 적용하면 된다.
- 향후 연구에서는 소프트웨어 신뢰성 시험 및 평가 분야의 발전을 위해 제시한 기준이 실제 적용이 가능하도록 국방의 관련분야들과 공동 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.