[发明专利]基于数据驱动的软件安全需求推荐方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动的软件安全需求推荐方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、建立功能话题模型；同时，依据安全需求部分标记出该产品对应的安全需求；

步骤2、进行软件功能话题聚类，具体包括：

通过LDA算法自动地将软件功能描述聚类，获得LDA功能主题模型，并从中得到这些软件产品共享的功能话题；依据训练好的功能话题模型，对于测试集中的每个软件产品，从而获得这些软件产品的功能描述与每个话题的相关程度，也就是相应软件产品的功能话题特征F_i，并且得到训练集中每个软件产品的功能话题向量，获得功能话题特征矩阵F，表达式如下

其中，F表示同一类别的所有软件产品的功能话题特征矩阵，tp_i,j表示软件产品s_i属于某个功能话题p_j可能的概率，0≤tp_i,j≤1；F_i＝＜tp_i,1,...，tp_i,N＞表示软件产品s_i与所有共享功能话题tp_i,N的相关性；每一行所有tp_i,j之和为1，N表示产品共享的功能话题数量，M表示每个类别的软件产品的数量；

步骤3、构建软件功能特征-安全需求模型，具体过程为：

首先，被标记的安全需求即安全功能组件和安全保证组件被表示为特征向量SR，表达式如下：

其中，E表示Common Criteria中定义的安全保证组件的总数，X表示Common Criteria中定的安全功能组件的总数，M表示每个类别软件产品的总数，sfc_i,k表示软件产品s_i需要的具体的安全功能需求，如果sfc_i,k＝0，表示软件产品s_i不需要这个安全功能组件sfc_i,k，如果sfc_i,k＝1，表示软件产品s_i需要安全功能组件sfc_i,k。其中，sac_m,o表示软件产品s_i需要的具体的安全保证需求。同时，如果sac_m,o＝0，表示不需要这个安全功能组件sac_m,o，如果sac_m,o＝1，表示软件产品s_i需要安全功能组件sac_m,o；

依据软件产品-功能话题和软件产品-安全需求之间的关系，构建功能话题-安全需求之间映射关系，得到软件功能特征和安全需求之间的映射关系，表达式如下

s_i＝{F_i,SR_i}＝{＜tp_i,1,...,tp_i,N＞,＜sfc_i,1,...,sfc_i,X＞,＜sac_i,1,...,sac_i,E＞}

(3)

其中，F_i＝＜tp_i,1,…,tp_i,N＞表示功能特征，N表示同一个类别的所有软件产品不同功能话题的数量，0≤tp_i,j≤1表示一个产品s_i与一个特定的功能话题的相关程度。SR_i＝{SFR_i,SAR_i}＝{sfc_i,1,…,sfc_i,X＞,＜sac_i,1,…,sac_i,E＞}表示软件需要的安全需求，SFR_i表示软件的安全功能需求，SAR_i表示软件的安全保证需求；

步骤4、通过计算给定产品的功能话题特征和训练集中所有产品功能话题特征之间的相似度以及基于阈值的筛选获得功能相似的软件产品，具体过程为：

首先，依据软件功能特征-安全需求模型推测给定产品功能话题特征，即s_i＝＜tp_i,1,…,tp_i,N＞，然后计算给定软件产品与其他产品功能特征之间的相似度，找到实现相似功能的软件产品，与给定软件产品的相似度大于给定阈值θ_sim的软件产品作为候选软件产品，所有候选软件产品构成的候选软件产品集且作为筛选结果；

为每个软件产品的每一个安全需求即安全功能组件SFCs和安全保证组件SACs计算推荐值，该推荐值越高的安全需求SRs作为候选；

步骤5、软件安全需求推荐，具体过程为：

计算候选软件产品与相邻的软件产品的安全需求的推荐值，软件产品安全需求的推荐值是由每个候选软件产品的每个SFCs和SACs的可能概率组成的，计算一个特定的候选软件产品的每个安全功能组件SFCs和安全保证组件SACs的推荐概率，表达式如下：

其中，Sim(s_i,s_a)表示软件产品s_i和s_a之间的相似度，P^*(s_i)表示候选软件产品的产品集，如果l(s_a,SR_a,b)＝1，则表明软件产品s_a使用到了安全需求SR_b，否则l(s_a,SR_a,b)＝0；

当计算出软件产品s_i候选的所有安全需求的可能的推荐概率后，进行排序，得到最终选择安全需求推荐向量，表达式如下：

L(s_i)＝＜l(s_i,sfc_i,1),…,l(s_i,sfc_i,X),l(s_i,sac_i,1),…,l(s_i,sac_i,C)＞ (5)

其中，l(s_i,sfc_i,b)≥l(s_i,sfc_i,a)≥θ_NP,1≤b≤a≤Q,,l(s_i,sac_i,b)≥l(s_i,sac_i,a)≥θ_NP,1≤b≤a≤R，θ_NP表示概率推荐值的阈值。

通过实验对比的方法，对给定软件产品的安全需求推荐向量自适应地确定阈值即θ_NP，比较出推荐值大的安全需求SR_i＝＜sfc_i,1,…，sfc_i,Q,sac_i,1,...,,sac_i,R＞，作为特定的候选软件产品s_i最终推荐的安全需求。

2.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的软件安全需求推荐方法，其特征在于，可替代地，所述步骤2使用Labeled LDALDA算法自动地将软件功能描述聚类，获得多标签的Labeled LDA功能主题模型。