1.3 Herausforderungen
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4. Zuverlässigkeit: Dieser Begriff bezieht sich auf Fehlfunktionen von Systemen,
die daraus resultieren, dass Komponenten nicht gemäß ihrer Spezifikation
arbeiten, z.B. weil sie „kaputt” gehen. Zuverlässigkeit kann definiert werden
als die Wahrscheinlichkeit, dass ein System den erwarteten Dienst für eine
gewisse Zeitdauer erbringt5 und sie kann als ein Aspekt der Betriebssicherheit
gesehen werden. Im Rahmen der Beurteilung der Zuverlässigkeit betrachten
wir keine Angriffe auf das System von außen, sondern nur Effekte, die im
System während seines normalen Betriebs entstehen.
5. Wartbarkeit: Die Wartbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein ausgefallenes System innerhalb einer bestimmten Zeitspanne repariert werden kann.
6. Verfügbarkeit: Die Verfügbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass das System verfügbar ist. Sowohl Zuverlässigkeit wie auch Wartbarbeit müssen hoch
sein, um eine hohe Verfügbarkeit zu erzielen und damit zur Verlässlichkeit
beizutragen.
Entwickler eingebetteter Systeme könnten sich nun anfangs nur auf die Funktionalität eines Systems konzentrieren und versuchen, Verlässlichkeit zu einem
funktionierenden Entwurf hinzuzufügen. Dieser Ansatz funktioniert in den meisten Fällen jedoch nicht, da bestimmte Entwurfsentscheidungen verhindern, dass
beispielsweise die erforderliche Zuverlässigkeit im Nachhinein erreicht werden
kann. Wenn die physikalische Aufteilung eines Systems falsch gewählt wurde,
kann es unmöglich sein, ein redundantes System zu entwerfen. Daher darf „Zuverlässigkeit nicht erst nachträglich zu einem System hinzugefügt werden”, vielmehr
muss sie von Anfang an berücksichtigt werden [304]. Es müssen gute Kompromisse gefunden werden, um ein ausreichendes Maß an Betriebssicherheit und
Informationssicherheit zu finden [297].
Auch perfekt entworfene Systeme können ausfallen. Dies kann daran liegen, dass
die zu Grunde liegenden Annahmen über die Auslastung und möglicherweise
auftretende Fehler nicht korrekt waren [304]. So kann ein System beispielsweise
ausfallen, wenn es außerhalb des ursprünglich angenommenen Temperaturbereichs betrieben wird.
• Wenn wir uns die Schnittstelle zwischen der physischen und der Cyber-Welt
genauer ansehen, stellen wir fest, dass physikalische und Cyber-Modelle nicht
richtig zusammenpassen. Die nachfolgende Liste zeigt Beispiele:
– Viele CPS-Systeme müssen Zeitschranken einhalten. Die Verletzung von Zeitschranken kann zu einem ernsten Qualitätsverlust für bereitgestellte Dienste
führen (wenn beispielsweise die Audio- oder die Videoqualität beeinträchtigt
ist) oder dem Benutzer einen Schaden zufügen (wenn beispielsweise Autos,
Eisenbahnen oder Flugzeuge nicht in der erwarteten Weise funktionieren).
Einige Zeitschranken heißen harte Zeitschranken:
Definition 1.8 (Kopetz [304]): Eine Zeitschranke heißt harte Zeitschranke,
wenn ihr Nicht-Einhalten eine Katastrophe verursachen kann. Alle anderen
Zeitschranken heißen weiche Zeitschranken.
5 Eine formale Definition dieses Begriffs wird in Definition 5.36 auf Seite 307 gegeben.
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4. Zuverlässigkeit: Dieser Begriff bezieht sich auf Fehlfunktionen von Systemen,
die daraus resultieren, dass Komponenten nicht gemäß ihrer Spezifikation
arbeiten, z.B. weil sie „kaputt” gehen. Zuverlässigkeit kann definiert werden
als die Wahrscheinlichkeit, dass ein System den erwarteten Dienst für eine
gewisse Zeitdauer erbringt5 und sie kann als ein Aspekt der Betriebssicherheit
gesehen werden. Im Rahmen der Beurteilung der Zuverlässigkeit betrachten
wir keine Angriffe auf das System von außen, sondern nur Effekte, die im
System während seines normalen Betriebs entstehen.
5. Wartbarkeit: Die Wartbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein ausgefallenes System innerhalb einer bestimmten Zeitspanne repariert werden kann.
6. Verfügbarkeit: Die Verfügbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass das System verfügbar ist. Sowohl Zuverlässigkeit wie auch Wartbarbeit müssen hoch
sein, um eine hohe Verfügbarkeit zu erzielen und damit zur Verlässlichkeit
beizutragen.
Entwickler eingebetteter Systeme könnten sich nun anfangs nur auf die Funktionalität eines Systems konzentrieren und versuchen, Verlässlichkeit zu einem
funktionierenden Entwurf hinzuzufügen. Dieser Ansatz funktioniert in den meisten Fällen jedoch nicht, da bestimmte Entwurfsentscheidungen verhindern, dass
beispielsweise die erforderliche Zuverlässigkeit im Nachhinein erreicht werden
kann. Wenn die physikalische Aufteilung eines Systems falsch gewählt wurde,
kann es unmöglich sein, ein redundantes System zu entwerfen. Daher darf „Zuverlässigkeit nicht erst nachträglich zu einem System hinzugefügt werden”, vielmehr
muss sie von Anfang an berücksichtigt werden [304]. Es müssen gute Kompromisse gefunden werden, um ein ausreichendes Maß an Betriebssicherheit und
Informationssicherheit zu finden [297].
Auch perfekt entworfene Systeme können ausfallen. Dies kann daran liegen, dass
die zu Grunde liegenden Annahmen über die Auslastung und möglicherweise
auftretende Fehler nicht korrekt waren [304]. So kann ein System beispielsweise
ausfallen, wenn es außerhalb des ursprünglich angenommenen Temperaturbereichs betrieben wird.
• Wenn wir uns die Schnittstelle zwischen der physischen und der Cyber-Welt
genauer ansehen, stellen wir fest, dass physikalische und Cyber-Modelle nicht
richtig zusammenpassen. Die nachfolgende Liste zeigt Beispiele:
– Viele CPS-Systeme müssen Zeitschranken einhalten. Die Verletzung von Zeitschranken kann zu einem ernsten Qualitätsverlust für bereitgestellte Dienste
führen (wenn beispielsweise die Audio- oder die Videoqualität beeinträchtigt
ist) oder dem Benutzer einen Schaden zufügen (wenn beispielsweise Autos,
Eisenbahnen oder Flugzeuge nicht in der erwarteten Weise funktionieren).
Einige Zeitschranken heißen harte Zeitschranken:
Definition 1.8 (Kopetz [304]): Eine Zeitschranke heißt harte Zeitschranke,
wenn ihr Nicht-Einhalten eine Katastrophe verursachen kann. Alle anderen
Zeitschranken heißen weiche Zeitschranken.
5 Eine formale Definition dieses Begriffs wird in Definition 5.36 auf Seite 307 gegeben.