88、物联网设备容错软件架构与网络物理系统攻击模拟框架

物联网设备容错软件架构与网络物理系统攻击模拟框架

在当今的科技领域，物联网（IoT）设备和网络物理系统（CPS）的应用越来越广泛。然而，这些系统面临着各种故障和攻击的挑战，因此容错机制和攻击分析框架显得尤为重要。

物联网设备容错软件架构

为了帮助应用开发者在物联网设备上实现容错机制，提出了一种编程框架。该框架可让开发者在任务函数中指定异常处理机制，与容错软件架构协同工作，在错误状态下恢复任务函数。

1. 容错软件架构组件

• 冗余与多样性（Redundancy and Diversity） ：这是容错计算的关键设计原则。物联网设备具有高扩展性，可添加更多外设。冗余通过各种插件电子组件（如传感器或电子电路）实现，当模块部分崩溃时仍能保持操作。多样性则通过适配通信组件（如WiFi、蓝牙和ZigBee等）来实现，可接管失败的无线网络连接，保证节点间的通信。每个控制通信组件的软件组件都实现统一的通信接口。
• 上下文记录器（Context Logger） ：它是一个全局存储对象，允许任务函数在异常处理期间记录其快照，保存关键状态变量。关键状态变量存储与物联网应用中任务函数目标相关的主要信息。在异常处理中，任务函数达到错误状态时抛出异常，然后进行快照操作，将关键状态变量存储到上下文记录器中。在任务恢复时，可从上下文记录器访问这些变量，确保物联网应用中计算结果交换的有效性。
• 故障处理程序（Failure Handler） ：负责在任务函数达到错误状态时决定故障恢复策略。开发者在故障处理程序中指定多个规则