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  • VALTER FERNANDES AVELINO

    MERUSA: METODOLOGIA DEESPECIFICAO DE REQUISITOS DE

    USABILIDADE E SEGURANA ORIENTADAPARA ARQUITETURA

    Tese apresentada EscolaPolitcnica da Universidade deSo Paulo para a obteno doTtulo de Doutor em Engenharia

    So Paulo

    2005

  • VALTER FERNANDES AVELINO

    MERUSA: METODOLOGIA DEESPECIFICAO DE REQUISITOS DE

    USABILIDADE E SEGURANA ORIENTADAPARA ARQUITETURA

    Tese apresentada EscolaPolitcnica da Universidade deSo Paulo para a obteno doTtulo de Doutor em Engenharia

    rea de Concentrao:Engenharia Eltrica

    Orientadora:Prof.a Dra. Selma Shin ShimizuMelnikoff

    So Paulo

    2005

  • FICHA CATALOGRFICA

    Avelino, Valter FernandesMERUSA: metodologia de especificao de requisitos de

    usabilidade e segurana orientada para arquitetura / V.F. Avelin-no. -- So Paulo, 2005.

    262 p.

    Tese (Doutorado) - Escola Politcnica da Universidade deSo Paulo. Departamento de Engenharia de Computao eSistemas Digitais.

    1.Engenharia de programao 2.Descrio de sistemas (Ar-quitetura de computadores) 3.Segurana em computador4.Interface homem-computador I.Universidade de So Paulo.Escola Politcnica. Departamento de Engenharia deComputao e Sistemas Digitais II.t.

  • minha amada esposa Maria Aparecida

    e meus adorados filhos Andr e Renato.

  • AGRADECIMENTOS

    A Prof.a Dra. Selma Shin Shimizu Melnikoff pela grande amizade, orientao e

    permanente incentivo, que foram essenciais no s para a o desenvolvimento deste

    trabalho como tambm para o desenvolvimento da minha vida profissional.

    A Prof.a Dra. Lcia Vilela Filgueiras pela amizade, apoio e constante incentivo, que

    muito contriburam para a realizao deste trabalho.

    Aos colegas do Departamento de Engenharia de Computao e Sistemas Digitais da

    Escola Politcnica da Universidade de So Paulo pelo apoio e incentivo.

    Companhia de Transmisso de Energia Eltrica Paulista CTEEP pela permisso

    da utilizao de informaes operativas de suas subestaes, pelo apoio tcnico

    fornecido, bem como pela colaborao na discusso dos resultados obtidos.

    A minha esposa pela valiosa colaborao, contnuo estmulo e grande pacincia.

    Aos meus filhos pela compreenso e estmulo.

    A todas as pessoas que de alguma forma contriburam para a obteno deste

    importante objetivo na minha carreira acadmica.

  • RESUMO

    Esta tese objetiva propor uma metodologia de especificao de requisitos de

    usabilidade e segurana orientada para arquitetura (MERUSA) aplicvel a sistemas

    digitais de automao distribudos e abertos.

    A estratgia utilizada para atingir esse objetivo consiste no desenvolvimento de uma

    metodologia focalizada nos processos de elicitao e anlise dos requisitos de

    usabilidade e segurana, sincronizada com a evoluo da arquitetura do sistema

    computacional.

    O modelo de referncia ODP (Open Distributed Process) utilizado como uma

    referncia bsica desse processo, fornecendo conceitos, procedimentos e modelos

    adequados especificao e ao desenvolvimento de sistemas distribudos e abertos

    de automao (orientados a objeto ou no), permitindo obter uma infra-estrutura

    coerente e gerencivel, com exigentes requisitos de integrao.

    A eficcia da metodologia verificada com a sua aplicao a um meta-modelo de

    especificao de projeto para sistemas digitais de controle distribudo de transmisso

    de energia para o sistema eltrico brasileiro.

  • ABSTRACT

    This thesis purposes one new architecture oriented safety and usability requirements

    specification methodology (MERUSA) applied to open and distributed automation

    digital systems.

    The strategy used to achieve this goal consists on the development of a methodology

    centered on safety and usability requirement elicitation and analysis processes,

    synchronized with computational system architectural evolution.

    The RM-ODP (Reference Model of Open Distributed Process) is used as basic

    reference of this process. This pattern. supplies concepts, procedures and models

    appropriated to open and distributed system specification and development (object

    oriented or not), providing one coherent and manageable framework, with strong

    integration requirements.

    The methodology effectiveness is verified with its application to a project

    specification meta-model for energy transmission distributed control digital systems

    of Brazilian electrical system.

  • i

    SUMRIO

    LISTA DE TABELAS

    LISTA DE FIGURAS

    GLOSSRIO DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    1 INTRODUO ............................................................................................................................1

    1.1 MOTIVAO ...........................................................................................................................1

    1.2 ABRANGNCIA DO TRABALHO ................................................................................................2

    1.3 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................4

    1.4 METODOLOGIA DE TRABALHO ................................................................................................5

    1.5 ESTRUTURA DA TESE ..............................................................................................................7

    2 ENGENHARIA DE REQUISITOS...........................................................................................10

    2.1 FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DE REQUISITOS .................................................................10

    2.2 REQUISITOS FUNCIONAIS (RF)E NO FUNCIONAIS (RNF).....................................................16

    2.3 ENGENHARIA DE REQUISITOS E O PROJETO DA ARQUITETURA..............................................18

    2.4 MTODO DE ANLISE DE COMPROMISSOS DE ARQUITETURA (ATAM) ................................23

    2.5 TCNICAS PARA MODELAGEM DE REQUISITOS .....................................................................31

    2.5.1 Linguagem de requisitos orientada a objetivos (GRL) ..........................................32

    2.5.2 Mapas de casos de uso (UCM) ..............................................................................34

    2.5.3 Integrao entre GRL e UCM................................................................................36

    3 MODELO DE SISTEMAS ABERTOS COM ARQUITETURA DE OBJETOS

    DISTRIBUDOS...............................................................................................................................40

    3.1 PONTO DE VISTA DA EMPRESA .............................................................................................42

    3.2 PONTO DE VISTA DA INFORMAO .......................................................................................45

    3.3 PONTO DE VISTA DA COMPUTAO ......................................................................................46

    3.4 PONTO DE VISTA DA ENGENHARIA .......................................................................................48

    3.5 PONTO DE VISTA DA TECNOLOGIA........................................................................................51

    3.6 SERVIOS DE TRANSPARNCIA .............................................................................................52

    3.7 FUNES ODP......................................................................................................................54

    3.7.1 Funes de gerenciamento.....................................................................................54

    3.7.2 Funes de coordenao .......................................................................................55

    3.7.3 Funes de repositrios .........................................................................................55

    3.7.4 Funes de segurana de acesso ...........................................................................56

    3.8 CONCEITOS BSICOS E NOTAO .........................................................................................57

  • ii

    3.9 NVEIS DE ABSTRAO DO MODELO DO NEGCIO................................................................61

    3.10 RESUMO DOS PONTOS DE VISTA ODP ..................................................................................63

    4 TCNICAS DE AVALIAO DE DEPENDABILIDADE....................................................65

    4.1 DEFINIES ..........................................................................................................................65

    4.2 PROJETO DE SISTEMAS RELACIONADOS COM A SEGURANA ................................................67

    4.3 TCNICAS DE ANLISE DE REQUISITOS DE SEGURANA .......................................................71

    4.4 SEGURANA X SEGURANA DE ACESSO ...............................................................................76

    4.5 TCNICAS DE PROJETO RELACIONADOS COM SEGURANA ...................................................78

    4.5.1 Princpios de preveno de falha...........................................................................79

    4.5.2 Princpios de tolerncia a falha.............................................................................82

    5 TCNICAS DE AVALIAO DE USABILIDADE...............................................................89

    5.1 CONCEITOS DE ENGENHARIA DE USABILIDADE.....................................................................90

    5.2 MODELO DE CICLO DE VIDA DE USABILIDADE......................................................................95

    5.2.1 Ciclo de vida da engenharia de usabilidade.................................................