실시간 시스템은 특히 안전이 중요한 환경에서 사용되므로, 다양한 인증 및 규제 준수를 충족해야 한다. 이러한 인증 요구 사항은 시스템이 특정 성능 기준을 충족하고, 예상되는 모든 상황에서 안정적으로 작동할 수 있도록 보장하기 위해 존재한다.
산업별 인증 표준
실시간 시스템이 사용되는 산업에 따라 요구되는 인증 표준이 다르다. 주요 산업별 인증 표준은 다음과 같다:
- 항공우주
- DO-178C (소프트웨어 고려사항)
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DO-254 (하드웨어 고려사항)
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자동차
- ISO 26262 (도로 차량의 기능 안전)
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AUTOSAR (자동차 오픈 시스템 아키텍처)
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의료
- IEC 62304 (의료기기 소프트웨어 수명주기 프로세스)
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FDA 21 CFR Part 820 (품질 시스템 규정)
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산업 자동화
- IEC 61508 (기능 안전성)
- ISA/IEC 62443 (산업 자동화 및 제어 시스템 보안)
성능 및 안정성 기준
실시간 시스템의 성능 및 안정성은 다양한 측면에서 평가된다. 여기에는 다음과 같은 요소가 포함된다:
- 응답 시간 (Response Time): 시스템이 입력에 반응하는 최대 시간. 이는 실시간 시스템의 핵심 성능 지표이다.
여기서 T_{response}는 응답 시간, T_{max}는 최대 허용 응답 시간이다.
- 신뢰성 (Reliability): 시스템이 주어진 시간 동안 오류 없이 동작할 확률.
여기서 R(t)는 시간 t에서의 신뢰성, \lambda는 고장률이다.
- 가용성 (Availability): 시스템이 정상적으로 운영될 수 있는 시간의 비율.
여기서 MTBF는 평균 고장 간격, MTTR은 평균 수리 시간이다.
소프트웨어 검증 및 검증
실시간 시스템의 소프트웨어는 다음과 같은 단계별 검증 및 검증 절차를 거쳐야 한다:
- 요구사항 분석: 시스템 요구사항이 명확하고, 완전하며, 일관성 있는지 확인한다.
- 설계 검토: 설계 문서가 요구사항을 충족하고, 최적의 설계를 따르고 있는지 검토한다.
- 코드 검토 및 테스트: 소스 코드를 검토하고, 단위 테스트(Unit Test), 통합 테스트(Integration Test), 시스템 테스트(System Test)를 수행한다.
- 정형 검증(Formal Verification): 수학적 방법을 사용하여 시스템의 정확성을 검증한다.
여기서 S는 시스템의 상태 집합, P(s)는 전제 조건, Q(s)는 후속 조건이다.
하드웨어 인증
하드웨어 인증도 소프트웨어와 마찬가지로 중요한 부분이다. 주요 인증 항목은 다음과 같다:
- 기능 테스트(Function Test): 하드웨어가 설계된 대로 작동하는지 검증한다.
- 내구성 테스트(Durability Test): 하드웨어가 다양한 환경 조건에서 지속적으로 작동하는지 확인한다.
- 전자기 호환성(EMC) 테스트: 하드웨어가 전자기적 간섭 없이 작동하는지 테스트한다.
시스템 통합 및 검증
시스템 통합 단계에서는 모든 소프트웨어 및 하드웨어 구성 요소가 함께 작동하는지 확인한다. 주요 검증 항목은 다음과 같다:
- 통합 테스트: 개별 구성 요소가 통합된 시스템에서 제대로 작동하는지 확인한다.
- 최종 시스템 검증: 전체 시스템이 요구사항을 충족하고, 모든 테스트를 통과했는지 최종 검증한다.
보안 및 개인정보 보호
실시간 시스템은 보안과 개인정보 보호 측면에서도 중요한 요구 사항을 충족해야 한다. 특히 인터넷에 연결된 시스템이나 민감한 데이터를 다루는 시스템의 경우, 다음과 같은 보안 요구 사항이 있다:
- 데이터 암호화: 데이터 전송 및 저장 시 암호화하여 무단 접근을 방지한다.
여기서 C는 암호문, E_k는 키 k를 사용한 암호화 함수, P는 평문이다.
- 인증 및 권한 관리: 사용자와 시스템 간의 신뢰 관계를 확인하고, 권한을 관리한다.
여기서 A_{auth}는 인증 매핑, u는 사용자, r는 권한이다.
- 취약점 분석 및 패치 관리: 시스템의 취약점을 주기적으로 분석하고, 필요한 패치를 적용한다.
- 로그 및 모니터링: 시스템 활동을 기록하고, 이상 징후를 실시간으로 모니터링한다.
규제 준수 및 감사
실시간 시스템은 다양한 법률 및 규제 요구 사항을 준수해야 한다. 여기에는 데이터 보호법, 산업별 규제, 국제 표준 등이 포함된다. 주요 준수 항목은 다음과 같다:
- GDPR (General Data Protection Regulation): 유럽 연합 내의 개인정보 보호 규제.
- HIPAA (Health Insurance Portability and Accountability Act): 미국 내 의료 정보 보호 규제.
- SOX (Sarbanes-Oxley Act): 미국의 기업 회계 투명성 규제.
감사(Audit)는 시스템이 이러한 규제를 준수하고 있는지 검증하는 과정이다. 주요 감사 항목은 다음과 같다:
- 정책 및 절차 검토: 회사의 보안 정책 및 절차가 규제 요구 사항을 충족하는지 확인한다.
- 시스템 로그 분석: 시스템 로그를 분석하여 비정상적인 활동을 식별한다.
- 침투 테스트: 시스템의 보안 취약점을 식별하기 위해 모의 해킹을 수행한다.
예비 운영 및 유지보수
실시간 시스템의 성공적인 운영을 위해서는 예비 운영 단계와 지속적인 유지보수가 필요하다. 주요 활동은 다음과 같다:
- 예비 운영 테스트: 실제 운영 환경에서 시스템을 테스트하여 문제가 없는지 확인한다.
- 정기 점검 및 유지보수: 시스템의 정상적인 운영을 위해 정기적으로 점검하고, 필요한 유지보수를 수행한다.
- 업데이트 및 업그레이드: 시스템 소프트웨어 및 하드웨어의 최신 버전을 적용하여 성능과 보안을 유지한다.
- 백업 및 복구: 시스템 데이터의 정기적인 백업을 수행하고, 비상 상황 시 데이터를 복구할 수 있는 절차를 마련한다.
실시간 시스템의 인증 요구 사항은 다양한 측면에서 다루어지며, 시스템의 안정성과 신뢰성을 보장하기 위해 필수적이다. 산업별로 요구되는 다양한 표준을 충족해야 하며, 소프트웨어 및 하드웨어의 성능, 보안, 규제 준수 등을 종합적으로 관리해야 한다. 이러한 요구 사항을 충족함으로써 실시간 시스템이 예상치 못한 상황에서도 안정적으로 작동할 수 있게 된다.