소프트웨어 공학

품질 높은 소프트웨어를 경제적으로 개발하기 위해 계획을 세우고, 개발하며, 유지 및 관리하는 전 과정에서 공학적, 과학적, 수학적 원리를 적용하여 소프트웨어 개발 방법론, 도구, 기술을 연구하는 학문이다.

계획(Planning) → 분석(Analysis) → 설계(Design) → 구현(Implementation) → 테스트(Testing) → 유지보수(Maintenance)

목표

개발 대상의 명확화
소프트웨어 개발을 위한 다양한 공학적 기법 탄생 → 개발 과정의 체계화 및 개발 수명주기 지원 → 사용자의 요구사항을 충족하는 품질 높은 소프트웨어 개발

엄격성(Rigidity): 개발자의 경험과 지식에 따라 품질이 크게 좌우됨
정형성(Formality): 개발은 일정한 시간과 비용 내에서 이루어져야 함
관심사의 분할(Separation of Concerns): 복잡한 문제를 단순화하기 위해 기능을 분리함
- 개발 과정의 분할: 요구사항 분석 → 설계 → 구현 → 테스트 → 배포
- 테스트 과정의 분할: 단위 테스트(Unit Test) → 통합 테스트(Integration Test) → 시스템 테스트(System Test)
모듈화(Modularity): 높은 응집력과 낮은 결합력을 유지하도록 설계함
추상화(Abstraction): 세부적인 사항을 감추고 주요 속성만 정의함
변경 예측(Change Prediction): 변경이 예상되는 부분을 독립된 모듈로 관리함
일반화(Generalization): 여러 환경에서 동작 가능하도록 개발함
점진성(Incrementality): 전체 시스템을 한 번에 개발하는 것이 아니라 단계적으로 구축함
명세화(Specification): 개발 과정과 산출물을 문서화하여 관리함

스테이크 홀더: 소프트웨어 개발이나 운영에 직간접적으로 영향을 주거나 받는 모든 사람이나 집단

스테이크홀더	관심사
개발자(Developer)	코드 품질, 유지보수성, 생산성
사용자(User)	사용성(Usability), 신뢰성(Reliability), 성능(Performance)
경영진(Executive)	개발 비용, 일정, ROI(투자 대비 이익)
법률 전문가	보안(Security), 규제 준수(Compliance)

정확성(Correctness): 명세서대로 동작하는지 판단
- P: 정확성을 측정할 프로그램
- B: 전체 요구사항 개수
- A: 테스트를 통해 오류가 발견된 개수
$$Correctness(P) = 1- \frac{A}{B}$$
신뢰성(Reliability): 평균 고장 간격 MTBF(Mean Time Between Failure)
견고성(Robustness): 예상치 못한 환경에서도 정상 동작해야 함 (예: 항공기, 원자력 발전소)
성능(Performance): 실행 속도, 메모리 사용량, 효율성 평가
가용성(Availability): 정상적으로 사용 가능한 비율
- Usable Time: 정상적으로 작동한 시간
- Operation Time: 전체 운영 시간
$$Availability = \frac{UsableTime}{OperationTime}$$
보안성(Security): 보안 취약점 개수, 사고 통계, 연산 손실액 등의 지표

검증 가능성(Verifiability): 정형 검증(Formal Verification)과 테스트 활용
유지보수성(Maintainability):
- 수정 유지보수(Corrective Maintenance): 오류 수정
- 적응 유지보수(Adaptive Maintenance): 환경 변화 대응
- 완전 유지보수(Perfective Maintenance): 성능 개선 및 최적화
- 예방 유지보수(Preventive Maintenance): 오류 예방
재사용성(Reusability): 기존 소프트웨어를 재사용하는 정도
- LOC(S): 전체 코드 라인 수
- LOC(R): 재사용된 코드 라인 수
$$reusability(P) = \frac{LOC(R)}{LOC(S)}$$
이식성(Portability): 다양한 플랫폼(운영체제, 하드웨어)에서 실행 가능 여부
생산성(Productivity): 단위 시간당 개발된 코드량, 프로젝트 진행 속도
상호 운용성(Interoperability): 서로 다른 시스템 간의 협업 가능성
- 발전 과정: M2M → IoT → IoE → Web 3.0
가시성(Visibility): 개발 단계별 상태 정보와 산출물을 체계적으로 관리
기타 품질 요소: 적응성(Adaptability), 무결성(Integrity), 회복성(Recoverability), 변경성(Changeability), 추적성(Traceability)