计量器具软件测评体系研究

一、前言

随着信息技术的发展，计量器具的开发、设计、制造和使用与计算机软件的结合越来越紧密。如何恰当评估计算机软件在量值溯源、检验检测、校准和计量器具使用过程中对测量和计量数据的影响，保障计量器具的法制性成为计量科学研究的新课题。

欧盟于2004年推出了WELMEC 7.1 issue 2《计量器具软件开发要求》和WELMEC 7.2 issue 1《计量器具软件指南》等标准。而美国国家标准技术研究院(NIST)的ITL实验室也专注于研究计算机技术及其对计量器具的影响。我国2007年颁布的JJF1182-2007《计量器具软件测评指南》也为调整国内计量器具软件和计量法制要求的关系奠定了技术基?

什么是计量器具软件测评，其具体内容和方法是什么，我国应建立什么样的测评体系等一系列问题成为开展测评工作必须研究的课题。本文在软件测试定义的基础上确定了计量器具软件测评的概念，并在概要介绍测评内容、方法的基础上，提出了建设我国计量器具软件测评体系的一种模型。

二、计量器具软件测评的定义

软件测试是软件开发过程中的一个重要阶段，是软件开发质量保证的重要环节。1979年，美国计算机软件测试专家GLenford J.Myers认为:“软件测试是为了发现错误而运行程序的过程”。随着质量概念的深入，Bill Hetzel认为:“测试是以评价一个程序或者系统属性为目标的任何一种活动。测试是对软件质量的度量。”2007年提交的IEEE/ANSI～/cite{B5}标准草案中将软件测试定义为:“(A)在规定条件下运行系统或构件的过程。观察和记录结果，并对系统或构件的某些方面给出评价。(B)进行(A)中的过程。”

根据软件测试的定义，计量器具软件测评可以定义为对内嵌于计量器具之中或运行于计量器具之外，驱动计量器具进行工作，或对测量结果的有效性和合法性具有潜在影响的相关软件进行法制性测试和评价的计量行为。

计量器具软件测评的定义表明:(1)测评的对象是计量器具软件或对测量结果的有效性和合法性具有潜在影响的相关软件；(2)测评具有法制性；(3)测评分为测试和评价；(4)测评是一种计量行为。这些特点使得计量器具软件测评既有一般软件测试的共性，也有一般软件测试所不具有的特性。

三、计量器具软件测评的内容

依据JJF1182-2007，计量器具软件测评的内容主要包括:(1)是否满足计量软件特别标识的要求；(2)是否满足保护测量数据和计量参数的存储或传递的要求；(3)是否具有防欺骗性使用的要求；(4)是否具有独立于外部设备的要求。

计量软件特别标识是指与计量相关软件或软件模块密切相关的可读字符串。计量器具使用过程中可以进行检查，并且要求可视，使得软件测评人员、计量管理人员和用户能够确定其与获批准型号的计量器具的一致性。

测量数据和计量参数的存储或传递的要求包括算法和功能的可测性与正确性；计量数据自动和长期存储的灵活性和法制性；数据传输的可靠性、安全性、一致性。

防欺骗性使用的要求包括预防用户误操作机制和防止软件的非法修改、保护功能的非授权使用和非法功能的暗嵌。

独立于外部设备的要求包括对硬件缺陷侦测的支持、硬件稳定性保护的支持、法制计量部分与非法制计量部分的接口和分离、软件和硬件的接口和分离，以及维护升级等内容。

四、计量器具软件测评方法

一般软件测试分黑盒测评和白盒测评。

黑盒测评属于结果型测试，测试人员通过输入数据，将软件输出与预期结果进行对比，发现软件中潜在的问题。一般考察软件的功能和性能，主要针对系统的准确性、可操作性、边缘性、覆盖性、完整性和统一性进行测试，发现系统中存在的问题。黑盒测试的优点是方便快捷，不需要深入细节；缺点是对于程序中暗藏的后门、重要的法制性内容不能一目了然。

白盒测评属于过程型测试，测试人员通过阅读或测试源代码，将软件的源代码与预期开发目的进行对比，发现软件在源代码级别方面存在的问题。一般可以全面考察软件的架构、功能和性能、主要针对隐含的算法错误、逻辑错误或后门进行检查。其优点是软件的所有细节都将被检查到；缺点是需要深厚的专业知识、测试时间较长。

由于计量器具软件测评是一种计量行为，所以JJF1182-2007特别指出，计量器具软件测评是通过文档分析和设计验证、计量特性功能测试验证、软件特性功能测试验证、数据流分析、代码走查和软件模块测试等方法，测评计量相关软件是否满足要求。

JJF1182-2007中给出了不同测评内容对应的测评方法:计量软件特别标识通过文档分析和设计验证、软件特性功能测试验证、代码走查进行测评。

计量数据和计量参数的存储或传递一般通过文档分析和设计验证、计量特性功能测试验证、代码走查和软件模块测试进行测评。

防欺骗性使用通过设计验证、软件特性功能测试验证、数据流分析、代码走查和软件模块测试进行测评。

独立于外部设备的要求通过设计验证、软件特性功能测试验证、数据流分析、代码走查和软件模块测试进行测评。

但是在技术上，计量器具软件的每一种测评方法都可以归类到黑盒测评和白盒测评。

五、计量器具软件测评体系

依据计量器具软件测评的定义、内容和方法，可以建立如图1所示的计量器具软件测评体系。

图1 计量器具软件测评体系

该体系以组织制定计量器具软件测评的相关实施细则为前提和基础，依据《产品质量法》、《标准化法》、《计量器具软件测评指南》等相关法律法规，参照国外先进经验，针对我国计量器具软件测评特点，建立健全计量器具软件测评的相关实施细则，从制度上保障测评工作的公正、科学和规范。

通过实验室建设与配备、测评体系建设、测评相关技术研发配备、技术交流和业务培训等，建立和提升我国的计量器具软件测评技术能力。

建立基于数据库的测评数据支撑系统:将被测企业和产品信息、测评法定依据、测评模型、测评用例、测评方法、测评过程和记录、测评结果都记录于该支撑系统中。并随着数据的积累，逐步提炼我国计量器具软件测评的特点，推动测评工作由起步向成熟发展。

建立基于Web service的测评支撑平台，提供测评过程中的数据交换接口平台、应用整合接口平台、门户服务接口平台等内容，建立测评过程的交流机制。

建立测评系统，包括内部测评系统、外部申请系统、监督与执法系统、公共服务与交流系统，为计量器具软件测量工作走向信息化、公开化、规范化奠定基?

建立安全管理体系包括安全策略、安全管理和安全技术三个方面，实现对系统的所有信息资产进行安全的管理和安全的技术保护，同时通过多层次、多角度的安全管理和产品部署，覆盖从物理环境、网络层、系统层、数据库层、应用层到组织管理信息安全的所有方面。

建立运行维护体系，制定统一有序的管理方法和操作步骤，提高系统管理的自动化水平和系统管理效率，加快问题的处理速度。

基于图1的计量器具软件测评体系是一个有机的整体，下层为上层的基础，安全和维护贯穿整个体系，不但能够很好地支撑我国计量器具软件测评工作的开展，而且可以不断提升我国计量器具软件测评的水平。

六、结束语

计量器具软件测评是计量工作面临的新课题，国内目前正在开展计量器具软件测评的研究。本文对计量器具软件测评的定义、内容、方法和体系的分析，为我国计量器具软件测评工作的准备、开展和建立计量器具软件测评体系提供了一定的思路。