UML的形式化描述语义

本文提出了一种新的定义UML形式化语义的方法。我们将建模语言的语义区分为描述语义和功能语义两个方面。描述语义定义哪些系统满足模型,功能语义定义模型中的基本概念。本文用一阶逻辑定义了UML的类图、交互图和状态图的描述语义,并介绍我们实现的将UML模型转换成逻辑系统的软件工具LAMBDES,该工具集成了定理证明器SPASS,可以对模型进行自动推理。我们成功地将此方法和工具应用于模型的一致性检查。     

基于UML扩展机制的MDA协议建模语言研究

由于UML缺少精确的形式化语义,从标准的UML记法产生一个有效的协议实现是比较困难的.为了满足协议工程的要求,通过UML的Profile扩展机制,提出了一种基于模型驱动构架的协议建模语言--交互抽象状态机描述语言IASMsDL,并说明了如何使用该语言描述通信协议,填补UML这方面的缺陷.     

一种基于语义的安全协议形式化模型

在分析实际网络环境中安全协议的运行特点之后,提出了安全协议建模分析的两点基本假设.在此基础上,提出了一种基于语义的安全协议形式化模型,具体包括基于角色事件的协议静态描述模型和基于运行状态的协议动态执行模型,给出了模型的基本语法及形式语义,明确了模型推理过程中涉及到的一些关键性概念,并以简化的NSL协议为例进行了说明,为实现自动化验证打下了必要的基础.     

UML模型到COOZ规约的形式化转换

为UML建模元素提供坚实的形式化语义基础是目前的研究热点之一,在这方面也有了不少探索。文章在过去的研究的基础上,给出了UML模型到COOZ规约的一种系统的转化方法。将UML模型转换到COOZ规约后,UML模型的推理验证就可以通过相应COOZ规约的推理验证实现。该方法不但为UML提供了精确的形式化语义基础,而且,提供了一种UML模型推理的合理的机制。     

UML2.0顺序图的形式化研究

在UML2.0规范中顺序图的语义仍然是以自然语言的形式描述的,为实现对顺序图的自动化分析和验证,必须为顺序图定义一种形式化的语义模型.为此首先给出了UML顺序图的一种符合BNF范式的形式化语法,然后为该语法中的非终止符定义转换规则,将UML顺序图中的基本动作转换为加标Petri网组件,最后定义了各种合成操作,利用这些合成操作可以将UML顺序图的加标Petri网组件转换为加标Petni网.     

基于结构化操作语义的安全协议分析框架研究

操作语义模型是一种用来分析安全协议的新模型,它以操作语义学为基础,结合了多种协议分析模型的优点,能直接分析多个协议的组合问题.本文在对安全协议操作语义模型进行研究的基础上,构建了一个基于结构化操作语义的安全协议分析框架,给出了该框架中的协议规格,协议运行,威胁模型和安全性质等形式化定义.最后,以经典的Needham Schroeder Lowe 协议为例,用该分析框架分析了其机密性和认证性.     

一种UML2的交互的形式化语义

UML2(unified modeling language2.x)的规范为其交互定义了一种基于事件发生轨迹的语义,弥补了之前版本在语义上的欠缺。但是此语义是用自然语言(英语)描述的,不够精确、不一致,并且很多细节解释得不够清楚和完备。利用集合论以组合定义的方式形式化语义,并且证明了形式化后交互的语义为拟序集,此拟序集的线性化恰好就是规范所定义的轨迹集。此形式化语义可以作为UML2交互规范的很好的补充,不但有助于UML2交互的理解,还为UML2交互的应用和研究奠定了坚实的理论基础。     

UML类图的形式化及分析

统一建模语言(UML)是一种通用的图形化建模语言,在面向对象系统的分析和设计中,它已成为事实上的工业标准。但是UML不是形式化的建模语言,缺乏精确的语义描述,因此会导致一些问题。Z是一种广泛使用的形式化规约语言,Z适合用来精确地表示模型的语法和语义。文章采用Z符号来表示UML类图的组成元素的语法和语义及其映射关系,最后对UML类图的一些性质进行分析和验证。     

UML状态机模型元素的RSL形式化定义

UML状态机作为UML动态描述机制的重要组成部分,在描述系统及模型的动态行为时扮演着重要的角色,但已有的UML动态语义缺乏准确的形式化描述。首先将UML状态机抽象成图;再将图通过传统的有穷自动机进行语义扩展,同时增加状态分层,形成一个基于UML状态机的有穷自动机;然后用RAISE规约语言RSL对扩展后的自动机进行形式化定义,使UML状态机中的模型元素的语义更加清晰、精确,为后期的UML状态机的操作语义形式化研究打下基础。     

基于Z规格的UML模型形式化转换及验证

统一建模语言(UML)所建立的模型的正确性无法通过其本身进行形式化验证,为解决这个问题,根据UML模型的静态性质和动态模块行为两个方面提出结合形式化规格说明语言的模型形式化方案,以此为基础提出将UML目标模型转化为Z规格说明的形式化方法,并用Z-EVES工具形式化检测Z规格描述的正确性.通过实例分析验证了该方法的可行性.     

UML活动图的操作语义

越来越多的系统采用UML（unified model language,统一建模语言）作为建模语言来进行系统分析和设计.UML活动图是UML语言中描述系统动态行为的一种方法,它广泛地运用于业务建模.由于UML活动图缺乏精确的动态语义,所以不利于对其所描述的系统进行形式化的分析、验证和确认.为解决这一问题,根据UML1.5语义文档,给出UML活动图的形式化操作语义.首先给出UML活动图的形式化的语法,然后详细地定义了活动图的格局和变迁,最后基于LTS给出了活动图的演绎规则.主要工作是：引入状态包的概念,使得描述更加清楚、完善;通过LTS定义活动图的操作语义,并详细阐述演绎规则,从而获得活动图的全局状态转移图,使定义的操作语义很容易地应用到形式化验证中.该语义覆盖了UML活动图的绝大部分特征,为对UML活动图进行模型检验奠定了基础.     

顺序图至Petri网转化方法的研究与实现

作为一种面向对象分析和设计建模语言，统一建模语言（UML）已经越来越多的被用在大型系统中，然而，UML是半形式化的，这使得很难对其进行严格的语义分析和正确性验证。顺序图作为UML动态描述机制的重要组成部分，同样存在这样的问题，而Petri网作为一种建模工具，有着严格的形式化语义，而且有很多成熟的分析方法。该文针对UML20顺序图模型，结合几个简单Petri网结构，提出了将顺序图转换为Petri网的算法，最后通过实例说明了转化算法的有效性。     

UML状态机的形式语义

许多大型系统在进行分析和设计时,均采用UML作为需求描述语言,尤其是一些对安全性要求较高的系统,更是广泛采用UML的动态行为描述机制--状态机来描述协议及控制机制.但是,由于UML没有形式化的动态语义,不利于对其所描述的需求进行形式化验证和证明.为了解决这一问题,采用以下方法为UML状态机构建形式语义.把UML状态机中的状态映射到一种项代数上,用归纳的状态项表示状态机的状态.然后,把状态项映射到一种加标记的变迁系统LTS上,LTS-状态是状态机的状态项,LTS-变迁是UML状态机的微步.最后,用Plotk     

Clock constraint specification language: specifying clock constraints with UML/MARTE

The Object Management Group (OMG) unified modeling language (UML) profile for modeling and analysis of real-time and embedded systems (MARTE) aims at using the general-purpose modeling language UML in the domain of real-time and embedded (RTE) systems. To achieve this goal, it is absolutely required to introduce inside the mainly untimed UML an unambiguous time structure which MARTE model elements can rely on to build precise models amenable to formal analysis. The MARTE Time model has defined such a structure. We have also defined a non-normative concrete syntax called the clock constraint specification language (CCSL) to demonstrate what can be done based on this structure. This paper gives a brief overview of this syntax and its formal semantics, and shows how existing UML model elements can be used to apply this syntax in a graphical way and benefit from the semantics.     

基于本体的UML类图语义推理

统一建模语言(UML)是一个半形式化的语言,其语义部分是采用自然语言描述的,使得它在建模过程中会产生语义不一致等问题。在详细比较UML类图与本体的基础上,提出了一种UML类图的形式化方法;首先将UML类图转换为相应的本体;然后根据本体提供的推理算法(Tableau)对转换得到的本体进行推理,检测其中的不一致性从而修改UML类图,最后达到精确UML类图。     

UML和SDL在开发L2CAP协议中的结合运用

建模语言的选取对软件开发至关重要，选择合适的建模语言可提高软件开发的效率，产生高质量的软件。UML和SDL是运用最广泛的两种建模语言。该文在分析二者的优缺点的基础上，以开发L2CAP为例，阐述了如何在同一软件开发过程中运用UML和SDL。     

基于UML的嵌入式系统模型验证机制的研究

随着嵌入式系统在各个领域的广泛应用,嵌入式系统变得越来越复杂,研究一种支持嵌入式系统从分析、设计、验证到编码这一整个开发过程的模型系统及建模方法变得越来越重要。UML(UnifiedModelingLanguage,统一建模语言)作为面向对象的分析与设计技术的代表,已经获得了广泛的承认,并在多个领域中有成功的应用。然而,UML是一种符号化语言系统,其语义采用自然语言描述,没有完全形式化,无法精确和严格地描述模型的行为从而实现模型的验证。为了解决这个问题,文章提出了一种用于嵌入式系统UML模型验证的方法,其核心是可执行(Executable)UML,它是UML的增强性子集,采用与UML相同的符号表示法,并集成了状态图(StateChart)所用的形式化语义定义。嵌入式系统的UML模型经过语义分析能够很方便地生成可执行UML模型,并实现系统模型的验证。     

The UML as a formal modeling notation

The Unified Modeling Language (UML) is an Object Management Group (OMG) object-oriented (OO) modeling notation standard. It consists of a set of notations for modeling systems from a variety of views and at varying levels of abstraction. While the UML reflects some of the best OO modeling experiences available, it suffers from a lack of precise semantics that is necessary if one is to use the notations to precisely model systems and to rigorously reason about the models. In this paper we discuss some of the problems with the current UML semantic document and present the approach that the precise UML group (pUML) group is using to develop a precise semantics for the UML. The approach utilizes mathematical techniques to explore and gain insights into appropriate semantics for UML modeling concepts. The insights and formal expressions will then be used to develop a UML semantics document written in natural language that defines the semantics in a precise, consistent, and understandable manner.