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  • 非功能测试包括了性能测试、压力测试、负载测试、低资源测试、容量测试和重复测试六种类型。下面我们就来了解一下非功能测试吧!一、非功能测试的定义功能测试涉及了软件在功能上正反两面的测试,而非功能测试就是...

    什么是非功能测试?非功能测试包括哪些类型?非功能测试指的是在软件测试中,用于检查软件应用程序的的测试,它与功能测试都是软件测试的两大重要组成部分,并影响着用户对产品的体验。非功能测试包括了性能测试、压力测试、负载测试、低资源测试、容量测试和重复性测试六种类型。下面我们就来了解一下非功能测试吧!

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    一、非功能测试的定义

    功能测试涉及了软件在功能上正反两面的测试,而非功能测试就是所有其他方面的测试。非功能测试包括性能、负载、安全、可靠性和其他很多方面。非功能测试有时也被称作行为测试或质量测试。非功能测试的众多属性的一个普遍特征是一般不能直接测量。这些属性是被间接地测量,例如用失败率来衡量可靠性或圈复杂度,用设计审议指标来评估可测性。非功能测试的一个很好的例子是检查有多少人可以同时登录软件。

    二、非功能测试的属性

    1、可靠性

    软件使用者期望软件能够无误运行。可靠性是度量软件如何在主流情形和非预期情形下维持它的功能,有时也包括软件出错时的自恢复能力。例如,自动定时保存现行文件的功能就可以归类到可靠性。

    2、可用性

    如果用户不明白应该如何使用,那么,即使是零差错的软件也会变得毫无用处。可用性测量的是用户学习和控制软件以达到用户需求的容易程度。进行可用性研究、重视顾客反馈意见和对错误信息和交互内容的检查都能提高可用性。

    3、可维护性

    可维护性描述了修改软件而不引入新错误所需的工作量。产品代码和测试代码都必须具备高度的可维护性。团队成员对代码的熟悉程度、产品的可测性和复杂度都对可维护性有影响。

    4、可移植性

    可移植性指一种计算机上的软件转置到其它计算机上的能力。软件移植是实现功能的等价联系,而不是等同联系。从狭义上讲,是指可移植软件应独立于计算机的硬件环境;从广义上讲,可移植软件还应独立于计算机的软件,即高级的标准化的软件,它的功能与机器系统结构无关,可跨越很多机器界限。

    三、非功能测试的类型

    1、性能测试

    性能测试目的是验证软件系统是否能够达到用户提出的性能指标,同时发现软件系统中存在的性能瓶颈,优化软件,最后起到优化系统的目的。性能测试类型包括压力测试、负载测试,强度测试,容量测试等。因为各属性之间在范围上有重叠,很多非功能属性的名字是可以通用的。

    2、压力测试

    一般来说,压力测试的目的是要通过模拟比预期要大的工作负载来让只在峰值条件下才出现的缺陷曝光。内存泄漏、竞态条件、数据库中的线程或数据行之间的死锁条件、和其他同步问题等等,都是压力测试能发掘出来的常见缺陷。 压力测试主要是为了测试硬件系统是否达到需求文档设计的性能目标,譬如在一定时期内,系统的cpu利用率,内存使用率,磁盘I/O吞吐率,网络吞吐量等。

    3、负载测试

    负载测试是要探讨在高峰或高于正常水平的负载下,系统或应用软件会发生什么情况。例如,一个网络服务的负载测试会试图模拟几千名用户同时连线使用该服务。测试的主要是软件系统的性能,譬如软件在一定时期内,最大支持多少并发用户数,软件请求出错率等。

    4、低资源测试

    低资源测试是要确定当系统在重要资源(内存、硬盘空间或其他系统定义的资源)降低或完全没有的情况下会出现的状况。重要的是要预估将会发生什么,例如为文件存盘而无足够空间、或一个应用程序的内存分配失败时将会发生什么。

    5、容量测试

    与负载测试非常相似,容量测试一般是用来执行服务器或服务测试。目的是要确定系统最大承受量,譬如系统最大用户数,最大存储量,最多处理的数据流量等。容量模型通常建立在容量测试数据基础上。有了这些数据,营运团队(Operations)就能定计划什么时候增加系统容量:要么增加单机资源,如RAM、CPU和磁盘空间等;要么干脆增加计算机数目。

    6、重复性测试

    重复性测试是为了确定重复某一程序或场景的效果而采取的一项简单而“粗暴”(brute force)的技术。这个技术的精髓是循环运行测试直到达到一个具体界限或临界值,或者是不妙的境况。举个例子,一个操作也许会泄漏20字节的内存。这并不足以在软件的其他地方产生任何问题,但如果测试连续运行2000次,泄漏就可以增长到4万字节。如果是提供核心功能的程序有泄漏,那么这个重复性测试就抓到了只有长时间连续运行该软件才能发现的内存泄漏。通常有更好的办法来发现内存泄漏,但有时候,这种简单“粗暴”的方法也可以很有效。

    以上就是非功能测试的定义和六种类型。大家都明白了吗?想要深入学习非功能测试的相关内容,可以上博学谷官网报名软件测试的就业班课程,相信一定能让大家获益匪浅。

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  • 大家好,我是一菲,今天我们来详谈功能测试与非功能测试的区别到底有何不同。 进行功能测试以确保应用程序的功能符合需求规范。这是黑盒测试,不涉及应用程序源代码的详细信息。在执行功能测试时,重点应放在应用...

    前言:

    大家好,我是一菲,今天我们来详谈功能测试与非功能测试的区别到底有何不同。

    进行功能测试以确保应用程序的功能符合需求规范。这是黑盒测试,不涉及应用程序源代码的详细信息。在执行功能测试时,重点应放在应用程序主要功能的用户友好性上。

    要首先执行功能测试,我们需要识别测试输入并使用选定的测试输入值计算预期结果。然后执行测试用例,并将实际数据与预期结果进行比较。

    功能测试类型

    让我们看一下针对移动应用程序的不同类型的功能测试。

    单元测试

    在单元测试中,在开发阶段将测试软件应用程序的各个组件。单元测试通常由开发人员而不是测试人员完成。测试一段代码形式的功能以验证准确性。驱动程序,单元测试框架,模拟对象和存根用于执行单元测试。

    单元测试通常是自动化的,但有时可以手动完成。可以在指导文档的帮助下完成手动方法。可以在所有类型的移动应用程序上执行单元测试。

    在自动单元测试中,开发人员在应用程序中编写代码以测试功能或过程。部署应用程序后,即可删除该代码。该功能可以隔离以严格测试应用程序,它揭示了被测试代码与其他单元之间的依赖关系。然后可以消除依赖关系。大多数开发人员使用单元测试自动化框架来记录失败的测试用例。

    整合测试

    进行集成测试以检查应用程序的各个组件在集成时是否按预期运行。通常,在对所有构建进行测试和组合后,在单元测试之后进行集成测试。

    健全性测试

    在收到软件版本后,会对功能进行细微更改,以进行完备性测试,以确保纠正错误,并且将来不会由于这些更改而出现问题。目的是在表面上测试功能,而不是彻底检查开发人员是否合理构建了功能。

    通常,执行健全性测试时会考虑以下这些步骤。使用新添加的功能标记代码中引入的修改。评估这些标记的功能,以确保它们是否能够发挥其作用。然后测试相关功能,相关参数和元素,以确保其正常工作。毕竟,构建可以接受其他高级测试方法。最好使用基于云的测试平台而不是在线Android模拟器,因为它们提供了数百种设备浏览器组合。

    烟雾测试

    这样做是为了检查构建是否足够稳定以进行进一步的测试。烟雾测试是端对端完成的,而不是像我们进行疯狂测试那样针对特定组件进行的。

    回归测试

    进行回归测试以检查新添加的代码是否对应用程序的功能没有任何不利影响。当应用程序中添加了新功能时或仅在代码中进行了一些更改时,即可完成此操作。代码中的更改可能影响产品的现有流程或存在错误。可以通过进行回归测试来评估。在回归测试中,动机是启动优化,增强功能并解决现有功能中需要的问题。

    系统测试

    系统测试是对完全集成的软件产品的测试。该软件与硬件和其他软件连接,并在系统上完全集成的应用程序上进行了一系列测试。既可以是白盒,也可以是黑盒。

    Beta/用户接受度测试

    在准备好发布应用程序之前,此测试会在测试过程的最后阶段进行。由客户/用户执行以验证端到端业务流程和用户友好性。

    什么是非功能测试?

    非功能测试旨在通过??各种标准(例如负载测试,可伸缩性测试,压力测试等)评估应用程序的就绪状态。它评估应用程序在挑战性条件下的性能。

    非功能测试类型

    让我们看一下针对移动应用程序的5种主要的非功能测试。

    性能测试

    性能测试已经完成,以确保该应用程序在预期的工作负载下能够正常运行。目的是发现性能问题,例如可靠性,资源使用情况等,而不是发现错误。在进行性能测试时,我们应牢记的三件事是快速响应,最大的用户负载以及在变化的环境中的稳定性。即使您专注于移动测试并使用在线Android模拟器,也无法避免性能测试。

    耐力测试

    这样做是为了检查应用程序是否能够承受预期必须长时间承受的负载。

    可伸缩性测试

    可以检查应用程序在软件,硬件和数据库级别的最大负载和最小负载下的性能。

    负载测试

    在这种情况下,系统会模拟任何应用程序上的实际用户负载,以检查该应用程序可以承受的最大负载的阈值。

    压力测试

    这样做是为了检查极端负载条件下应用程序的可靠性,稳定性和错误处理。

    峰值测试

    在这种情况下,测试应用程序时用户负载会突然增加和减少。通过执行峰值测试,我们还可以了解应用稳定的恢复时间。

    容量测试

    这样做是为了分析充斥大量数据时应用程序的行为和响应时间。

    相容性测试

    执行兼容性测试以确保该应用程序可以在不同的硬件,操作系统,网络环境和屏幕尺寸上正常运行。

    安全测试

    安全测试是移动应用程序测试过程中最重要的部分,它可确保您的应用程序安全且不会受到恶意软件和病毒等任何外部威胁的攻击。通过这样做,我们可以找出应用程序中的漏洞,这些漏洞可能导致数据丢失,收入增加或对组织的信任。

    让我们看一下在安全测试期间应消除的主要安全威胁。

    权限提升

    在这种情况下,黑客可能会使用应用程序,但他/她可以增加已经在您的应用程序中拥有帐户并使用默认提供的服务所提供的特权。例如,如果该应用程序具有引荐该应用程序给朋友的某些积分条款,那么黑客可以扩展该限制并从中获得更多收益。

    未经授权的数据访问

    最常见的攻击类型是获得未经授权的访问以获取有价值的信息。这可以通过破解登录凭据或通过入侵服务器访问数据来简单地完成。

    URL操作

    如果应用程序或网站使用HTTPGET方法在客户端和服务器之间传输数据,则黑客会操纵URL查询字符串。质量检查小组可以传递修改后的参数值,以查看服务器是否接受它。

    拒绝服务

    进行这种类型的攻击是为了使最终用户无法访问应用程序的服务。这样,黑客还可以提高应用程序和服务器计算机的工作机制的稳定性。

    可用性测试

    可用性测试由一小组用户执行,以找出应用程序中的可用性缺陷。提出设计时,它是在软件开发的初始阶段完成的。重点在于用户使用该应用程序的简易程度以及系统是否达到其预期目标。这种类型的移动测试也可以在在线android模拟器上执行。

    我们可以通过几种方法来进行可用性测试。一个是在设计阶段,您可以只在一张纸上画画就能评估设计。一旦构建应用程序以检查可用性,也可以进行随机测试。可以由站点上的实际用户来完成,然后可以提供结果。除此之外,基于设计和线框输入的工具,统计信息可能会非常有用。

    从结构上执行可用性测试的第一步是识别要执行可用性应用程序的用户。必须根据地理位置,年龄,性别等不同的应用程序的行为来选择用户。下一步是设计用户应该执行的任务,然后花时间分析结果完成的测试。

    可用性可以在观察者面前的隔离测试区域中进行,该观察者将检查测试并创建有关已分配任务的报告。下一个选项是远程可用性测试。在这种情况下,观察者和测试者位于不同的位置,分配的任务可以远程完成。测试人员的详细信息(如反应)将由自动化软件记录。

    本地化测试

    这样做是为了确保该应用程序是自定义的,并且按照其可用国家/地区的文化运行。关键重点在于应用程序的内容和用户界面。该应用程序经过测试过程,以检查是否根据目标区域设计了默认语言,日期和时间格式,货币等。

    技术行业,一定要提升技术功底,丰富自动化项目实战经验,这对于你未来几年职业规划,以及测试技术掌握的深度非常有帮助。

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    对于软件测试的的朋友来说应该是最全面最完整的面试备战仓库,为了更好地整理每个模块,我也参考了很多网上的优质博文和项目,力求不漏掉每一个知识点,很多朋友靠着这些内容进行复习,拿到了BATJ等大厂的offer,这个仓库也已经帮助了很多的软件测试的学习者,希望也能帮助到你!

    测试工程师职业发展路线图

    功能测试 — 接口测试 — 自动化测试 — 测试开发 — 测试架构师

    结束语

    没有一个寒冬不会过去,没有一个春天不会到来,过去的2020年对于全世界人民来说是不平凡的一年,每个人都在坚强勇敢的和疫情抗战,在这里我们一起为自己鼓个掌吧,2021年已经如约而至,制定好目标继续向上生长吧。

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  • 软件工程期末复习(超详细)

    千次阅读 多人点赞 2020-12-22 18:20:39
    (1)能够完成预定功能和性能的可执行指令(program) (2)使得程序能够适当地操作信息的数据结构(data) (3)描述程序的操作和使用的文档(document) 软件危机: 软件危机定义:软件在开发和维护过程中遇到的一...

    一:软件工程概述

    软件工程学的存在价值:促进软件项目成功。

    软件的概念:
    软件(software):软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分。它包括程序、数据及其相关文档的完整集合。
    (1)能够完成预定功能和性能的可执行指令(program)
    (2)使得程序能够适当地操作信息的数据结构(data)
    (3)描述程序的操作和使用的文档(document)
    软件危机:
    软件危机定义:软件在开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。
    软件危机包含两层含义:
    如何开发软件。
    如何维护数量不断膨胀的已有软件。
    软件工程(Software Engineering):
    是研究和应用功能如何以系统化的、规范的、可度量的方法去开发、运行和维护软件,即把工程化应用到软件上。
    软件生存周期:
    是指软件产品从考虑其概念开始到该软件产品交付使用,直至最终退役为止的整个过程。一般包括计划、分析、设计、实现、测试、集成、交付、维护等阶段。

    1. 计划阶段
      确定待开发系统的总体目标和范围。
      研究系统的可行性和可能的解决方案,对资源、成本及进度进行合理的估算。
    2. 分析阶段
      分析、整理和提炼所收集到的用户需求,建立完整的分析模型,将其编写成软件需求规格说明和初步的用户手册。
    3. 设计阶段(总体设计和详细设计)
      设计阶段的目标是决定软件怎么做。
      软件设计主要集中于软件体系结构、数据结构、用户界面和算法等方面。
    4. 实现阶段(编码)
      实现阶段是将所设计的各个模块编写成计算机可接受的程序代码。
    5. 测试阶段
      设计测试用例,对软件进行测试,发现错误,进行改正。
    6. 运行和维护阶段
      应当在软件的设计和实现阶段充分考虑软件的可维护性
      维护阶段需要测试是否正确实现了所要求的修改,并保证在产品的修改过程中,没有做其他无关的改动。
      维护常常是软件生命周期中最具挑战性的一个阶段,其费用是相当昂贵的。
      软件工程三要素:工具、方法、开发过程
      瀑布模型:
      问题定义、可行性研究、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、运行与维护。
      特点:
      1.自上而下、相互衔接的固定次序,如同瀑布流水,逐级下落。
      2.上一阶段的变换结果是下一阶段变换的输入,相邻两个阶段具有因果关系。
      问题:
      1.各个阶段的划分完全固定,阶段之间产生大量的文档,极大地增加了工作量。
      2.开发模型是线性的,用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果,增加了风险。
      3.早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现,进而带来严重的后果。
      RUP统一软件过程(Rational Unified Process)
      RUP的中心思想是:用例驱动、架构为中心、迭代和增量。
      Scrum敏捷过程:
    • 产品负责人建立条目话的产品待开发项,并进行优先级排序。
    • 在迭代计划会上,产品负责人讲解本迭代要开发的条目,团队进行估算并放入下一个迭代。
    • 团队在迭代内完成所列需求,每天都开每日“立”会以沟通进度和问题。
    • 在迭代终点的迭代评审会上,团队向产品负责人展示开发成果。

    二.踏上ICONIX软件工程之路

    • 需求是软件工程的基础。
      需求工程: 通过合适的工具和记号系统地描述待开发系统及其行为特征和相关约束,形成需求文档,并对用户不断变化的需求演进基于支持。
      需求工程结构图:
      在这里插入图片描述
      ICONIX过程:
      扩展的ICONIX过程可分为:愿景、业务建模、需求分析、健壮性分析、关键设计、最终设计、实现。
      两个大的部分:需求阶段和系统的设计和实现阶段。
      四个阶段:需求分析阶段、初步设计阶段、详细设计阶段、部署阶段。
      定义愿景(三部曲):
    1. 找到软件项目的“老大”.
    2. 得到“老大”对项目的期望(愿景);
    3. 描述出愿景的度量指标。

    三:业务建模,精准了解你的客户

    业务建模的意义和注意事项

    • 业务建模要求我们把视角从软件系统转向客户组织,站在客户角度看问题,以达到清晰准确地“诊断”,对症“开方”。
    1. 明确为谁服务–找准客户及其愿景,切记不是在为自己做系统。
    2. 要改进的组织是什么现状–有什么痛处和不足。
    3. 如何改进–新系统的价值就是解决客户痛楚、改良客户不足,这才是客户愿意掏腰包的动力。
    4. 在业务建模和需求分析阶段,忘掉自己是技术专家的身份。

    业务建模的步骤
    业务建模是从组织的角度来定位系统应该提供的价值。
    1 . 明确我们为谁服务(选定愿景要改进的组织)。
    2 .要改进的组织是什么现状(业务用例图、现状业务序列图)。
    从外部看:组织是价值的集合,用业务用例图来建模。
    从内部看:组织是系统的集合(人是一种智能系统),用业务序列图来建模。
    5. 我们如何改进(改进业务序列图)。

    业务用例图
    组成:业务执行者、业务组织、业务用例
    业务执行者: 在组织之外和组织交互的人群或组织。
    业务用例: 组织为业务执行者提供的价值。
    业务序列图: 业务序列图详细描述业务执行者、业务工人、业务实体之间如何交互、以完成某个业务用例的实现流程。
    业务工人: 位于组织内部,负责业务流程中某些工作的人员。例如银行工作人员,医院医生。
    业务实体: 在业务用例的实现流程中,业务工人所使用的“系统”。例如银行的取款机、点钞机、学校的校园卡系统。
    业务序列图的作用:
    1.识别业务对象:业务执行者、业务工人、业务实体;
    2.确定业务对象间的职责、协作及交互顺序
    3.通过序列图来了解现状,为业务的优化提供依据。
    如何采用改进业务序列图来改进现有业务流程?
    1 . 将“新系统”作为一个业务实体进行整体设计;
    2 . 将“新系统”引入组织现有业务流程;
    3 . 查看可以改进的流程;
    4 . 评估改进结果;

    四:需求分析,用例分析法

    域建模:
    为项目创建一个属于表。确保项目中的每个人都能以清晰一致的术语来理解和交流问题领域。
    域建模比普通的项目术语表优良的地方体现在:以图的方式清晰地显示出不同术语间的关系(减少理解偏差).
    描述业务中涉及到的实体及其相互之间的关系,是帮助系统分析人员、用户认识现实业务的工具。
    域模型图将通过不断修正完善逐步演化为最终的静态类图。
    域建模的步骤:

    1. 仔细阅读需求文档,提取出名词和名词短语。
    2. 排除列表中重复、相似的术语
    3. 排除超出系统范围的术语
    4. 画出第一版域模型图
    5. 整理第一版域模型

    域模型之间的关系:
    泛化:一般元素和特殊元素的关系。
    关联:两个类之间存在着某种语义上的联系。
    系统用例建模的意义:

    • 系统需求分析的目的是把视角从业务组织转向新系统,站在最终用户及其它干系人的角度看问题。
    • 系统用例是对系统为系统执行者提供的价值的建模。

    系统用例建模步骤:
    6. 绘制系统用例图
    7. 编写系统用例描述
    8. 更新域模型
    用例之间的关系:

    • 泛化关系:子用例和父用例相似,但表现出更特别的行为;子用例将继承父用例的所有结构、行为和关系。
      在这里插入图片描述

    • 包含关系:使用包含用例来封装一组跨越多个用例的相似动作(行为片段),以便多个基用例复用
      在这里插入图片描述

    • 扩展关系:将基用例中一段相对独立并且可选的动作,用扩展用例加以封装,再让它从基用例中声明的扩展点上进行扩展,从而使基用例行为更简练和目标更集中。
      在这里插入图片描述
      用例描述的基本组成:

    • 干系人利益

    • 基本路径

    • 扩展路径

    • 业务规则

    软件产品的典型非功能性需求:

    • 可靠性
    • 可用性
    • 性能
    • 可支持性

    五:需求与设计的桥梁:健壮性分析

    健壮性分析中的三种元素:

    • 边界类:与用户交互的对象,系统和外部世界的界面,如窗口,对话框等等。
    • 实体类:是现实世界存在的实体对象,域模型中的类,它常对应于数据库表和文件。
    • 控制器类:边界和实体间的“粘合剂”,将边界对象和实体对象关联起来,它包含了大部分应用逻辑,在用户和对象之间架起一座桥梁。控制对象中包含经常修改的业务规则和策略。

    健壮性分析中三种元素的交互规则:
    执行者只可以和边界对象通话;
    边界对象和控制器可以互相通话;
    控制器可以和另一个控制器通话;
    控制器和实体对象可以互相通话;

    六:关键设计

    关键设计主要意义:
    就是要通过寻找对象之间的交互关系,进而进行方法(操作或行为)分配。

    七:详细设计

    技术架构及相关考虑:

    • 选择开发语言
    • 网络拓扑及安全
    • 体系结构
    • 硬件支持环境
    • 软件支持环境

    八:敏捷开发

    敏捷软件开发模式:

    • 敏捷开发的核心思想是以用户的需求进化为核心,采用迭代、循序渐进的方法进行的软件开发。
    • 由传统迭代式软件开发模式发展而来,强调产品价值、团队协作、客户参与、先期验证、简化流程、拥抱变化。
    • 总结吸收成功软件项目研发的最佳实践;与现代管理思想相辅相成。
      敏捷=理念+优秀实践+具体应用
    1. 理念(敏捷核心思想)
    2. 优秀实践(敏捷的经验积累)
    3. 具体应用(能够结合自身灵活应用才是真正敏捷)

    九:Scrum敏捷过程

    • scrum是一个增量的、迭代的敏捷开发过程。
      Scrum敏捷开发过程:
    • 项目整个开发周期包括若干个小的迭代周期,每个迭代周期成为一个Sprint,每个Sprint的建议长度2到6周。
    • 使用产品Backlog来管理项目的需求,产品Backlog是一个按照商业价值排序的需求列表,体现形式通常为用户故事(UserStory)。
    • 团队从产品Backlog中挑选最有商业价值的需求,经过Sprint计划会议上的分析、讨论和估算得到任务列表,成为Sprint Backlog。
    • 在每个迭代结束时,Scrum团队将交付潜在可交付的产品增量。
      敏捷团队
      敏捷团队包括3个核心角色:
      PO(Product Owner 产品负责人)、
      Scrum Master(Scrum教练)、
      Team(开发团队)
      scrum组成:
      三个角色:产品负责人、敏捷教练、团队
      四个会议:迭代计划会议、每日站会、迭代评审会议、迭代回顾会议
      三个产物:Product Backlog 、Sprint Backlog、
      燃尽图
      scrum特点:
    • 适于在不确定性高的环境中开发复杂产品。
    • 简洁但有效
    • 项目信息对所有干系人高度透明
    • 便于快速发现问题,促使团队和组织持续改进。

    十一:敏捷工程实践

    用户故事:
    用户故事是一个用来确认用户和用户需求的简短描述。包含三个要素:角色、功能、价值
    例:作为一个xxx客用,我需要xxx功能,能够带来xxx好处。
    用户故事INVEST标准:

    • 独立性(independent):故事之间松耦合,具有独立性。不应该依赖于其他的用户故事。
    • 可协商(Negotiable):开始仅用于占位符,逐步细化。
    • 有价值(Valuable):用户故事对于最终的用户是有价值的,因此应该站在用户的角度去编写。
    • 可估算(Estimatable):设计、开发、测试团队可复算工作量和成本。(不可估算的原因:太大需要分解,或信息不全需要进一步探索)
    • 短小(Small):故事应该尽量的短小(如两周冲刺,故事一般是两天以内的)
    • 可测试(Test):有相应测试验收标准。
      结对编程:
      两位程序员在一台电脑前工作,一个负责敲入代码,而另外一个实时检视每一行敲入的代码;
      操作键盘和鼠标的程序员被称为“驾驶员”,负责实时评审和协助的程序员被称为“领航员”;
      领航员检视的同时还必须负责考虑下一步的工作方向,比如可能出现的问题以及改进等。
      测试驱动开发(Test-Driven Development):
    • TDD以测试作为编程的中心,它要求在编写任何代码之前,首先编写定义代码功能的测试用例,编写的代码要通过用例,并不断进行重构优化;
      持续集成(Continuous Integration):
    • 持续集成(CI)是一项软件开发实践,其中团队的成员经常集成他们的工作,通常每人每天至少集成一次,每次集成公国自动化构建完成。
      代码复查(Code Review)
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  • 如何分析软件安全性需求

    千次阅读 2021-02-20 14:33:31
    软件安全性需求是指系统可靠地控制、监控和审计谁能够在哪种资源上执行哪种动作的能力,以及检测安全漏洞并从中恢复的能力。

    作者简介

    Gavin,程序员、软件架构师、企业架构师,关注智能制造。

    本文是专栏《智能制造系统架构》中的文章,其它文章请参阅入坑智能制造系统架构

    软件安全性需求是指系统可靠地控制、监控和审计谁能够在哪种资源上执行哪种动作的能力,以及检测安全漏洞并从中恢复的能力。

    安全策略与安全机制

    软件系统通过安全策略定义安全性需要。安全策略定义了系统对资源的控制和保证,以及应该给当事人赋予的表示,以确定对系统中的每种资源(或者每种类型的资源)有什么样的访问。典型的安全策略会根据系统内不同类型的当事人,各种类型的信息,以及每组当事人所需要的访问类型来定义信息访问策略。安全性策略还需要定义如何控制特定敏感系统操作的执行。策略也应该定义必须执行的信息完整性约束以及保护信息不会收到授权变更。

    安全策略通过安全机制来保证。安全机制是执行安全策略确定规则所需的技术、配置选项以及过程,它还会提供系统所需的机密性、完整性、可说明性和可用性的保证。

    常见安全机制包括:

    • 验证、授权和审计
    • 信息私有性和完整性机制
    • 不可否认机制
    • 系统可用性机制
    • 安全监控机制

    分析软件安全性需求的步骤

    分析软件安全性需求的步骤包括:

    1. 确定敏感资源:首先要确定要确保哪些资源的安全。系统所有的安全性都需要由关键的关注点来驱动。
    2. 定义安全策略:通过安全策略定义谁应该被信任、对哪些系统资源做出什么样的访问(以及所有在这种访问上的约束,如限制在特定的时间段或者每周特定的几天)、系统需要确保的完整性,以及访问敏感资源时所需要的可说明性。策略一般应该根据资源和用户的分组来定义(通常基于组织的单元和角色),而不是列举大量特定的情况。并且注意策略不是设计,因此它需要定义哪种访问会提供给谁,而不是定义如何到达这种访问方式。
    3. 识别对系统的威胁:识别出对安全策略可能存在的威胁。识别威胁清晰地定义了需要保护什么,以及需要针对什么威胁来保护。
    4. 设计安全实现:设计系统范围的安全性基础架构,从而可以在面临威胁模型中的风险时执行系统安全策略。这个步骤中,要考虑使用特定的安全技术,像单点登录系统、网络防火墙、SSL通信链接安全性、加密技术、策略管理系统等。
    5. 评估安全风险:为系统设计好安全性基础架构之后,需要重新评估风险,考虑安全性基础架构是否达到了可接受的成本和风险之间的平衡。

    安全性原则

    安全性原则包括:

    • 尽可能赋予最少量的权限:总是给安全性用户赋予他们执行任务所需的最少量权限。
    • 保证最弱环节的安全性:识别并改善系统安全性的最弱环节,直到安全性风险达到一种可接受的等级。
    • 深度防御:与其依赖于一种安全措施来应对系统的所有威胁,不如考虑对防御进行分层来提供更好的防护。
    • 分离和划分:应该尽量清晰地分离不同的责任,从而在需要的情况下,把各种责任的权限分配给不同的用户,并划分系统不同部分的职责,以实现独立控制。
    • 保持安全设计简单:安全性需求较强的系统需要足够简单,以使我们能够保证它的安全并加以验证。
    • 不要依赖于隐晦:系统的设计假设潜在的攻击者知道它如何实现。
    • 使用安全默认值:确保安全的默认行为对使用的系统安全性有效。
    • 安全地出现故障:确保即使系统出现了故障,也能安全地处理。
    • 假设外部实体不受信任:要确保所有外部实体在验证之前都是不受信任的,从而避免意料之外的情况违背安全性原则。
    • 审计敏感事件:大多数系统都包含了大量与安全相关的关键事件,如重新设置密码,分配强大的角色,以及操作审计轨迹等。这些敏感事件需要安全地进行审计,从而监控对它们的使用。

    安全性需求

    在软件架构设计时,应该考虑如下安全性相关的需求:

    遵守安全性原则

    对用户进行身份验证

    身份验证是要可靠地识别使用系统的参与者。特别是对于制造企业,随着网络化建设,互联网与企业的进一步融合,用户和设备及应用程序和数据正在向传统企业边界和控制区域之外迁移。这意味着,如果有人拥有正确的用户凭据,则他们将被允许进入他们请求的任何站点、应用程序或设备。这导致暴露的风险增加,从而瓦解了曾经值得信任的企业控制区域,并使许多公司面临数据泄露、恶意软件和勒索软件攻击的风险。因此企业网络的内部越来越不值得信任。因此,基于严格身份验证过程,定义了称为零信任的网络安全模式,只有经过身份验证和授权的用户和设备才能访问应用程序和数据。

    具体要求包括:

    • 唯一标识:系统中的每位参与者都应该由唯一标识
    • 账户管理方式:账户的产生、修改、变更、删除以及身份认证应采用统一的身份认证平台来实现。当参与者可能需要通过多种身份验证技术在不同系统作多重登录时,推荐在不同的底层系统上使用某种形式的单点登录技术作统一层。
    • 认证失败后的处理方式设计,防止黑客暴力猜测:连续失败登录后锁定账户。账户锁定后可以由系统管理员解锁,也可以在一段时间后自动解锁。
    • 区分公共区域和受限区域:将站点分割为公共访问区域和受限访问区域,受限区域只能接受特定用户的访问,而且用户必须通过站点的身份验证。当未经认证的用户试图访问受限资源时,应用应自动提示用户认证。
    • 使用强密码策略:内部系统的口令规则需要符合口令管理规则, 要求输入至少 8 位字符,其中要包含大写字母、小写字母、数字和特殊字符。
    • 能够禁用账户:在系统受到威胁时使凭证失效或禁用账户,则可以避免遭受进一步的攻击。
    • 不在用户存储中存储密码:如果必须验证密码,可以不实际存储密码。相反,可以存储一个单向哈希值,然后使用用户所提供的密码重新计算哈希值。为减少对用户存储的词典攻击威胁,可以使用强密码,并将随机 salt 值与该密码结合使用。
    • 支持密码有效期:密码不应固定不变,而应作为常规密码维护的一部分,通过设置密码有效期对密码进行更改。
    • 不在网络上以纯文本形式发送密码:以纯文本形式在网络上发送的密码容易被窃听。为了解决这一问题,应确保通信通道的安全,例如,使用 SSL 对数据流加密。
    • 保护身份验证 Cookie:身份验证 cookie 被窃取意味着登录被窃取。可以通过加密和安全的通信通道来保护验证凭证。另外,还应限制验证凭证的有效期,以防止因重复攻击导致的欺骗威胁。
    • 同一用户同时只允许登录一个:对进入保护区域的用户需要进行重新认证(比如从普通用户操作改变到管理员级别权限的操作、修改个人密码的操作)。
    • 不使用多重关键字查找:使用多重关键字查找用户记录可能会导致SQL或LDAP注入问题。比如同时使用用户名和密码作为键来查找用户记录,且不检测SQL或LDAP注入,则任一字段都可能产生风险。

    授权访问

    一旦识别了参与者,授权就会涉及限制和强迫允许那些参与者在系统中能做什么。具体要求包括:

    • 应用软件应包含用户权限分配和管理功能设计。如:
      • 系统读、写、执行权限设计。
      • 系统查看、配置、修改、删除、登录、运行等权限设计。
      • 数据访问范围的权限设计
      • 应用功能模块使用权限的设计
      • 限制用户对系统级资源的访问(系统级资源包括文件、文件夹、注册表项、Active Directory 对象、数据库对象、事件日志等。)
      • 应用使用的数据库账户必须是普通权限账户,只能访问允许的数据库;
      • 应用启动进程的权限应遵循“最小授权”原则
    • 应用使用的系统账号(运行环境中的)应遵循“最小授权”原则。不使用“Administrator”, “root”, “sa”, “sysman”, “Supervisor”或其它所有的特权用户被用来运行应用程序或连接到网站服务器,数据库,或中间件。
    • 调用方被映射到应用程序逻辑中间层中的角色,并基于角色成员身份限制对类和方法的访问权限。使用由当前调用方的角色成员身份所确定的有限标识集来执行下游资源访问。
    • 在条件允许的情况下,尽量采用统一的访问控制机制。

    确保信息保密性

    保密性确保只有信息的所有者以及他们选择的共享者才能够读取信息。

    保护敏感信息,具体要求包括:

    • 尽量避免存储机密:在软件中以完全安全的方式存储机密是不可能的。可以接触到服务器的系统管理员可以访问这些数据。例如,当仅仅是验证用户是否知道某个机密时,则没有必要存储该机密。在这种情况下,可以存储代表机密的哈希值,然后使用用户提供的值计算哈希值,以验证该用户是否知道该机密。
    • 不要在代码中存储机密:不要在代码中对机密进行硬编码。即使不将源代码暴露在 Web 服务器上,但从编译过的可执行文件中仍然可以提取字符串常量。配置漏洞可能会允许攻击者检索可执行文件。
    • 不要在永久性 cookie 中存储敏感数据:避免在永久性 cookie 中存储敏感数据。如果存储的是纯文本数据,最终用户能够看到并修改该数据。如果对其加密,必须考虑密钥管理。
    • 不要使用 HTTP-GET 协议传递敏感数据:避免使用 HTTP-GET 协议存储敏感数据,因为该协议使用查询字符串传递数据。使用查询字符串不能确保敏感数据的安全性,因为查询字符串经常被服务器记录下来。
    • 对数据进行加密或确保通信通道的安全:如果在网络上向客户端发送敏感数据,应对数据进行加密或确保通信通道的安全。通常的做法是在客户端与 Web 服务器之间使用 SSL。当应用系统无法达到此要求时可以通过网络访问控制等手段限制可以访问应用系统的用户。
    • 不要向客户端泄漏信息:发生故障时,不要暴露将会导致信息泄漏的消息。例如,不要暴露包括函数名以及调试内部版本时出问题的行数的堆栈跟踪详细信息。应向客户端返回一般性错误消息。
    • 记录详细的错误信息:向错误日志发送详细的错误消息。应该向服务或应用程序的客户发送最少量的信息,如一般性错误消息和自定义错误日志 ID,随后可以将这些信息映射到事件日志中的详细消息。确保没有记录密码或其他敏感数据。
    • 捕捉异常:使用结构化异常处理机制,并捕捉异常现象。这样做可以避免将应用程序置于不协调的状态,这种状态可能会导致信息泄漏。它还有助于保护应用程序免受拒绝服务攻击。

    选择合适的加密方法,具体要求包括:

    • 不使用自创加密方法:成功开发出加密算法和例程是非常难的。因此,应尽量使用平台提供的经过验证和测试的加密服务。
    • 使用正确的算法和密钥大小:选择了正确的算法非常重要,另外,应确保所使用的密钥大小能提供足够的安全级别。密钥越大,安全性越高。
    • 确保加密密钥的安全:加密密钥是输入加密及解密进程的秘密数字。为保证加密数据的安全,必须保护好密钥

    确保信息完整性

    完整性确保信息在未授权的情况下不会被变更(特别是在消息传递的过程中)。正确的输入验证是防御目前应用程序攻击的最有效方法之一。具体要求包括:

    • 对所有的输入进行安全验证:开始输入验证时,首先假定所有输入都是恶意的,除非有证据表明它们并无恶意。无论输入是来自服务、共享文件、用户还是数据库,只要其来源不在可信任的范围之内,就应对输入进行验证。
    • 采用集中验证方法:将输入验证策略作为应用程序设计的核心元素。考虑集中式验证方法,例如,通过使用共享库中的公共验证和筛选代码。这可确保验证规则应用的一致性。此外,还能减少开发的工作量,且有助于以后的维护工作。
    • 在服务器端进行验证:应使用服务器端代码执行其自身的验证。使用客户端验证可以造成攻击者绕过客户端或关闭客户端脚本例程(例如,通过禁用JavaScript 脚本)。
    • 确保用户没有绕过检查:确保用户没有通过操作参数而绕过检查。防止最终用户可以通过浏览器地址文本框操作 URL 参数。
    • 不信任 HTTP 头信息:HTTP 头在 HTTP 请求和响应开始时发送。应确保 Web 应用程序的任何安全决策都不是基于 HTTP 头中包含的信息,因为攻击者很容易操作 HTTP 头。
    • 注意标准化问题:标准化是指将数据转化为标准形式的过程。接受输入文件名、URL或用户名时必须先进行标准化。
    • 限制、拒绝和净化:输入输入验证的首选方法是从开始就限制允许输入的内容。按照已知的有效类型、模式和范围验证数据。使用以下策略:
      • 限制输入:定义一个筛选器,根据类型、长度、格式和范围来筛选输入的数据。定义应用程序字段可以接受的数据输入,并强制应用该定义。拒绝一切有害数据。
      • 验证数据的类型、长度、格式和范围:在适当的地方对输入数据使用强类型检查,检查字符串字段的长度,检查字符串的格式是否正确。
      • 拒绝已知的有害输入:要拒绝有害数据,需假定应用程序知道恶意输入的所有变体。
      • 净化输入:向客户端写回数据时,对用户输入的数据进行 HTML 编码和 URL 编码检查,过滤特殊字符(包括HTML关键字以及&,\r\n,两个\n等字符)。
    • SQL注入防范:进行数据库操作的时候,对用户提交的数据必须过滤 ’ ; -- 等特殊字符。
    • XML注入防范:当使用XML文件格式存储数据时,若使用Xpath和XSLT功能,必须过滤用户提交数据中的< >  / ' = " 等字符。

    确保可负责性

    很多系统都要求某些或者所有用户对他们的动作负责。在信息系统中可能需要两种不同形式的可负责性:消息的审计和不可抵赖性。审计通过记录系统用户所执行的操作日志,用于确定特定的情况是如何发生的。不可抵赖性要求能够以某种方式确定地识别出消息的创建者,而让他无法抵赖。

    审计的要求包括:

    • 审核并记录跨应用层的访问:审核并记录跨应用层的访问,以便用于认可。考虑应用程序如何在多重应用层间传送调用方标识。
    • 确保日志数据的安全:限制对日志数据的访问,加大了攻击者篡改日志数据以掩饰其攻击行为的难度。应将有权操作日志数据的个人数量减到最小。只为高度信任的账户(如管理员)授予访问权限。
    • 定期备份和分析日志数据:如果从不对日志数据进行分析,则记录活动没有任何意义。应定期(至少一月一次)备份生产服务器上的日志数据。

    保护可用性

    系统可用性既包括可靠性、软件复制、灾难恢复等,也包括可用性相关的安全性内容,保护系统使其免受降低可用性的恶意攻击。这样的攻击叫做拒绝服务(Denial Of Service, Dos)。

    应能设置系统会话时间,防止会话劫持和重复攻击的风险。

    • 限制会话寿命:对于高度保护的应用系统,可将超时时间设置为5分钟,低风险的应用系统设置不能超过20分钟。
    • 对身份验证 cookie 的内容进行加密:如果Cookie信息包含了身份验证信息,则必须对 cookie 内容进行加密。

    整合安全性技术

    安全性一般需要跨系统的多个部分来实现,所以需要对如何在系统中实现端到端的安全性尽早做出设计决定。在系统的安全设计方面,部分重要工作使确保安全性一致地实现,并且将不同部分的技术组合到一起,组成完整、整合的安全系统。

    提供安全性管理

    要确保计划和安全性实现能够得到有效的管理。

    对配置管理必须的安全要求包括:

    • 确保配置存储的安全:基于文本的配置文件、注册表和数据库是存储应用程序配置数据的常用方法。应避免在应用程序的 Web 空间使用配置文件,以防止可能出现的服务器配置漏洞导致配置文件被下载。应避免以纯文本形式存储机密,如数据库连接字符串或账户凭据。通过加密确保这些项目的安全,然后限制对包含加密数据的注册表项、文件或表的访问权限。
    • 使用最少特权进程和服务账户:应用程序配置的一个重要方面是用于运行 Web 服务器进程的进程账户,以及用于访问下游资源和系统的服务账户。应确保为这些账户设置最少特权。

    使用第三方的安全性基础架构

    尽可能地策略执行推到系统的底层基础设备中。

    检查列表

    获取需求的检查列表

    • 你是否确定了系统中包含的敏感资源?
    • 你是否确定了一系列需要访问资源的用户?
    • 你是否确定了系统对信息完整性保证的需求?
    • 你是否确定了系统的可用性需求?
    • 你是否确定了一种安全性策略,来定义系统所需要的安全性,包括允许哪些用户在哪些资源上执行哪些操作以及需要实施的信息完整性?
    • 安全策略是否简单?
    • 你是否已创建出正式的威胁模型,来识别系统所面临的安全性风险?
    • 你是否考虑了系统外部人员和内部人员的威胁?
    • 你是否考虑了系统外部人员和内部人员的威胁?
    • 你是否考虑了系统的部署环境如何根据系统的威胁而改变?
    • 你是否和利益相关者一起推出了示例场景,从而他们理解计划使用的安全策略以及系统所面临的安全性风险?
    • 你是否与外部专家一起对安全性需求进行了评审?

    架构定义的检查列表

    • 你是否在威胁模型中按照要求程度说明了每种威胁?
    • 你是否尽可能多地使用了第三方安全技术?
    • 你是否为安全性解决方案创建了集成的总体设计?
    • 在设计安全性基础架构的时候,你是否考虑了所有标准的安全性原则?
    • 你的安全性基础架构是是否尽量简单?
    • 你是否定义了如何识别违背安全性的情况以及如何从中恢复?
    • 你是否对所有影响到的视图都应用了安全性视角?
    • 外部专家是否评审了你的安全设计?

    参考资料

     

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