反例引导的模型检验工具的设计

针对模型组合中常见的状态空间爆炸问题,分析了抽象和组合两种方法各自的优缺点,采用反例引导的抽象精化框架和模型检验思想,将抽象和组合结合起来,为模型组合的检验提出了一种新的方法.设计了模型的抽象、组合、检验和精化算法,开发了一款基于反例引导的、图形化的模型检验工具,使用Kripke结构建立模型,用LTL描述性质,从而表明了反例引导的模型检验方法的过程.     

构件组合的集成测试

模型检验是一种自动化验证技术,其应用主要的困难在于状态空间爆炸问题.针对构件组合形成的状态空间爆炸问题,结合构件抽象组合原理及反例引导的抽象精化框架,提出了一种测试用例自动生成的方法.根据某个待集成构件抽象已集成的其他构件,并通过组合各个抽象构件生成抽象组合模型.利用模型检验工具对组合模型进行集成测试,生成抽象测试用例,再通过精化得到原模型对应的具体测试用例.实验结果表明该方法减小了状态空间,在一定程度上减缓了状态空间爆炸的问题.     

并发反应式系统的组合模型检验与组合精化检验

模型检验和精化检验是两种重要的形式验证方法,其应用的主要困难在于如何缓解状态爆炸问题.基于分而治之的思想进行组合模型检验和组合精化检验是应对这个问题的重要方法,它们利用系统的组合结构对问题进行分解,通过对各子系统性质的检验和综合推理导出整个系统的性质.在一个统一的框架下对组合模型检验和组合精化检验作了系统的分析和归纳,从模块检验的角度阐述了上述两种组合验证方法的原理及其相应的组合验证策略.同时总结了各类问题的复杂性,并对上述两种方法作了比较分析,揭示了它们之间的内在联系.最后展望了组合模型检验与组合精化检验的发展方向.     

一种基于抽象与精化技术的Web服务组合验证方法

模型检测因其自动化程度高、能够提供反例路径等优势,被广泛应用于Web服务组合的兼容性验证。本文针对模型检测过程中存在的状态爆炸问题,在传统的模型检测方法中引入谓词抽象和精化技术,提出了一种针对Web服务组合的抽象精化验证框架。使用谓词抽象技术对原子Web服务抽象建模,将各Web服务抽象模型组合成组合抽象模型;将模型检测后得到的反例在各原子Web服务上做投影操作,对投影反例进行确认;对产生伪反例的Web服务抽象模型进行精化,生成新的组合抽象模型,再次对性质进行验证。最后通过实例分析说明基于抽象精化技术的Web服务组合验证框架在缓解状态爆炸问题上的可行性。     

构件组合的集成测试

模型检验是一种自动化验证技术,其应用主要的困难在于状态空间爆炸问题。针对构件组合形成的状态空间爆炸问题,结合构件抽象组合原理及反例引导的抽象精化框架,提出了一种测试用例自动生成的方法。根据某个待集成构件抽象已集成的其他构件,并通过组合各个抽象构件生成抽象组合模型。利用模型检验工具对组合模型进行集成测试,生成抽象测试用例,再通过精化得到原模型对应的具体测试用例。实验结果表明该方法减小了状态空间,在一定程度上减缓了状态空间爆炸的问题。     

基于抽象和组合方法的网络协议验证

由于模型检测存在状态爆炸问题,多主体的网络协议组合模型检测往往难以进行。为了缓解该问题,分析了通信主体数量增加对状态数量的影响,提出了组合式的抽象验证方法。首先根据所需验证的LTL性质,建立各个通信主体的Kripke结构,再对该Kripke结构进行抽象;然后组合抽象模型;最后运用Spin对组合抽象模型进行检验。为验证该方法的有效性,对NSPK协议进行了检测,结果表明,该方法所需的状态空间向量长度、搜索深度、存贮和遍历的状态数都有明显减少,有利于缓解状态爆炸问题。     

一种接口自动机的组合精化检验方法

接口自动机是一个用来描述软构件接口的时态行为的形式模型,传统的简单组合精化检验规则由于没有考虑到环境时子任务的影响而使其实际应用受到较大限制。本文提出了一种对该规则的改进方法,以弥补上述缺陷。     

面向随机模型检验的模型抽象技术

随机模型检验是经典模型检验理论的延伸和推广,由于其结合了经典模型检验算法和线性方程组求解或线性规划算法等,并且运算处理的是关于状态的概率向量而非经典模型检验中的位向量,所以状态爆炸问题在随机模型检验中更为严重.抽象作为缓解状态空间爆炸问题的重要技术之一,已经开始被应用到随机模型检验领域并取得了一定的进展.以面向随机模型检验的模型抽象技术为研究对象,首先给出了模型抽象技术的问题描述,然后按抽象模型构造技术分类归纳了其研究方向及目前的研究进展,最后对比了目前的模型抽象技术及其关系,总结出其还未能给出模型抽象问题的满意答案,并指出了有效解决模型抽象问题未来的研究方向.     

模型检验中抽象技术研究综述

在模型检验中,抽象技术是解决状态空间爆炸问题的有效方法之一。论文描述了模型检验对抽象模型的基本要求,给出了抽象模型的定义及其评价指标,对抽象技术和自动化的抽象精化技术的主要方法及其研究进展作了比较深入、全面的综述,并讨论了抽象技术今后的发展方向。     

结构化组合补偿抽象精化性质研究

为解决松耦合Web事务复杂业务流程的建模问题,确保组合事务的可靠性和一致性,提出一种基于配对Petri网的结构化组合补偿精化方法,实现复杂多伙伴业务流程的抽象层次建模.定义了4种基于配对Petri网的基本组合补偿结构:顺序、并行、选择和循环结构.引入组合流程精化和组合补偿抽象的定义,分析了复杂业务流程的精化和抽象过程,给出了精化流程应满足的性质.通过具体业务实例验证了该精化和抽象方法的可行性.     

谓词抽象技术研究

随着软、硬件系统规模和功能的不断扩充,状态空间爆炸问题严重影响了模型检验的进一步发展与应用,成为验证大规模系统的瓶颈.谓词抽象是解决状态空间爆炸的最有效方法之一,近年来得到迅速发展.介绍了谓词抽象的基本算法并比较了不同的求解支持工具;重点分析了反例指导的抽象求精和基于插值的抽象求精原理;分析了产生新谓词的各种方法的优、缺点;最后指出了谓词抽象技术进一步发展所面临的挑战和发展方向.     

模型检测中虚假反例检测方法

抽象技术是解决模型检测状态空间爆炸的一种有效方法,但其中一个重大的障碍是对系统的抽象会引入原始系统中本来不存在的行为,即可能会引入虚假反例。因此,需要根据反例对抽象模型进行精化。如何判定一个反例是虚假反例还是真实反例,在抽象精化过程中相当重要。本文根据状态的前驱和后继定义失效状态,给出虚假反例的定义,并基于此提出检测虚假反例的并行算法。     

基于MAS模型检测与抽象的Web服务验证

Web服务组合现已成为跨组织业务流程集成的关键技术,然而在松耦合开发模式和开放的互联网运行环境下,其正确性、可靠性、安全性等可信性质难以得到保证。为解决该问题,提出一种Web服务组合形式化验证方法,将基于图状反例向导的抽象与精化方法应用于多主体系统( MAS)模型检测工具( MCTK)中,大幅缓解模型检测的状态爆炸问题,从理论上证明该验证方法的正确性。实验通过将银行贷款风险评估系统转换成MCTK描述的MAS,并对比抽象前后的模型检测代价,结果显示,基于抽象的Web服务验证方法明显优于未采用抽象技术的验证方法。     

变量极小不可满足在模型检测中的应用

提出一个结合变量抽象和有界模型检测(BMC)的验证框架,用于证明反例不存在或输出存在反例.引入变量极小不可满足(VMU)的数学概念来驱动抽象精化的验证过程.一个VMU公式F的变量集合是保证其不可满足性的一个极小集合.严格证明了VMU驱动的精化满足抽象精化框架中的两个理想性质:有效性和极小性.虽然VMU的判定问题和极小不可满足(MU)一样难,即DP完全的,该案例研究表明,在变量抽象精化过程中,VMU比MU更为有效.     

基于抽象-验证-细化范例的软件模型检测

如何保证软件系统的正确性和可靠性是当前软件开发面临的主要问题之一。模型检测作为一种重要的自动化验证技术在软件的分析与验证中正取得越来越多的成功。本文以微软的SLAM和加州大学伯克利分校的BLAST为例综述性地介绍了基于抽象-验证-细化范例的软件模型检测。