面向AltaRica模型的嵌入式系统安全性验证方法

嵌入式系统在航空、航天、交通等安全关键领域的使用愈加广泛,Alta Rica是一种描述安全关键系统的建模语言,同时基于Alta Rica模型的安全性分析已成为欧洲的工业标准。提出了一种面向Alta Rica模型的嵌入式系统安全性验证方法,包括:使用Alta Rica语言对嵌入式系统进行建模;给出Alta Rica模型到Promela模型的转换规则;对转换规则进行形式化证明,得到嵌入式系统的Promela模型;使用模型检验工具SPIN进行安全性验证。通过机轮刹车系统中的机轮刹车控制单元进行实例分析,验证了转换规则的正确性和有效性。     

一种基于四变量模型的系统安全性建模与分析方法

近年来,基于模型的系统安全性分析与验证方法是安全关键系统工程领域中的一个重要研究方向。提出了一种基于四变量模型的系统安全性建模与分析验证方法,该方法利用AltaRica建模语言对系统进行建模。通过对四变量模型及AltaRica进行语义研究构建二者之间的映射规则,以民用飞机中机轮刹车系统(Wheel Brake System,WBS)为例来说明整个验证过程,即首先利用四变量模型从系统的需求层次上对WBS进行需求分析并根据映射关系构建AltaRica模型,接着利用故障树分析方法对WBS进行安全性研究,最后基于AltaRica配套工具ARC对系统的安全性属性进行验证。验证结果表明了该方法在系统安全工程领域中的实用性。     

模型驱动的嵌入式系统设计安全性验证方法研究

基于模型的嵌入式系统安全性分析与验证方法是近年来在安全攸关系统工程领域中出现的一个重要研究热点。提出一种基于模型驱动架构的面向SysML/MARTE状态机的系统安全性验证方法,具体包括:构建了具备SysML/MARTE扩展语义的状态机元模型,以及安全性建模与分析语言AltaRica的语义模型GTS的元模型;然后建立了从SysML/MARTE状态机模型分别到时间自动机模型以及AltaRica模型的语义映射模型转换规则,并基于AMMA平台和时间自动机验证工具UPPAAL设计实现了对SysML/MARTE状态机的模型转换与系统安全性形式化验证的框架。最后给出了一个飞机着陆控制系统设计模型的安全性验证实例分析。     

基于SPIN的HMSC模型自动检验方法

自动检测与验证HMSC (high-level message sequence chart)模型的正确性对保证文本需求被正确建模具有十分重要的意义，为此提出一种为HMSC模型进行自动检验的方法，并将其实现。利用转换规则为HMSC模型生成Promela检测语言，借助SPIN工具对需求进行验证。该方法不仅支持模型检测，同时通过对系统行为的动态模拟可以实现需求的合理性分析。从Promela实现到SPIN验证整个过程实现自动化操作。在该方法的基础上实现一个文本需求自动建模及检测分析的工具，通过一个实例展示其自动建模检测分析的效果，表明了其有效性和实用性。     

面向SysML的系统安全性分析工具与实例研究

基于模型的安全性分析方法能够提高对目前复杂安全关键系统的建模与分析能力。系统建模语言(System Modeling Language,SysML)是一类在工业领域被广泛应用的非形式化系统功能建模语言,AltaRica是面向系统安全性分析的形式化建模语言。针对国内目前缺乏面向SysML的系统安全性分析工具的现状,设计实现了一个面向SysML的系统安全性分析工具并进行了实例研究。首先建立了SysML设计模型到AltaRica分析模型的映射规则;同时根据映射规则设计算法实现两种模型的自动转换,并集成了Altarica的分析引擎对系统模型进行自动化安全性分析;最后以SAE-AIR6110标准中的一个复杂的机轮刹车系统(Wheel Brake System,WBS)为实例,验证了所提工具的可行性和有效性。实验结果表明,对于包含25个组件类型、34个组件实例的复杂系统,该工具可有效地完成SysML模型到AltaRica模型的转换并进行正确的安全性分析。     

一种AltaRica3.0模型中类的平展化方法

AltaRica是一类面向复杂安全关键系统的建模语言,卫士转换系统(Guarded Transition System, GTS)是最新的AltaRica 3.0的执行语义模型。AltaRica 3.0层次结构语法模型中类的平展化是将AltaRica 3.0语法模型转换为等价的平展化GTS语义模型过程中的一个重要步骤。文中提出了一种AltaRica 3.0模型中类的平展化优化方法。首先,设计专用的数据结构来存储AltaRica 3.0模型中类的语义结构,并对原有的ANTLR(Another Tool for Language Recognition)元语言描述的AltaRica 3.0模型颗粒度进行重新精化和定义;其次基于ANTLR生成相应的词法和语法分析器,并自动构造输入模型的语法树,通过对语法树的遍历,取得细粒度的类的关键信息并进行存储;然后设计了专用的算法,高效地实现了类的平展化过程;最后通过实例系统的分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于SPIN／Promela的并发系统验证

并发系统安全性分析是当前计算机科学中一个重要的研究领域。模型检测是最成功的自动验证技术之一，其成功应用归功于有效验证工具的支持。SPIN是一种著名的分析验证并发系统逻辑一致性的工具。本文在阐述SPIN工作机理的基础上，详细分析了基于SPIN的系统建模语言Promela中通道操作、基本数据结构及其功能，并设计了SPIN形式化验证软件系统的基本算法，最后运用SPIN对一个并发系统实例进行验证，得出了相应验证输出图。     

基于SPIN的G语言系统模型的验证

对于大型系统,为确保其运行的可靠性、稳定性及高效性,需要从两个方面对系统进行验证:业务模型和系统模型。目前,对业务模型的验证可通过BPMN来完成;对系统模型的验证可通过SPIN(Simple Promela Interpreter)工具执行。G语言是由NI公司创建的一种图形化程序框图语言,还未被加入ANSI标准,因此,文中第一步工作是提取G语言的形式、规则、文法等语言特性。由于SPIN对G语言不提供直接的支持,因此第二步工作是完成G2Promela的映射。在G2Promela的工作中,主要是基于编译器的框架,以Scanner-Parser-Optimizer-Generator(SPOG框架)为主线,根据第一步的预处理工作,按方法函数、指针、关键字、变量等分类创建G2Promela的映射规则,最终实现G2Promela的转换,完成对G语言系统模型的验证。该方法的提出弥补了G语言系统模型验证方面的空白,从而更深入地确保了G语言程序的性能。     

基于模型的故障树自动生成方法

基于模型的安全性分析方法能够提高复杂安全关键系统的建模与分析能力.目前故障树被广泛应用于系统安全及可靠性分析中.故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)是一种自上而下的演绎式失效方法,根据故障树分析系统中不希望出现的状态,系统工程中可以尽早确定当前系统模型可能出现的问题并及时避免.面向一类安全关键性系统领域中的系统安全性建模语言AltaRica,基于其语义模型卫士转换系统(Guarded Transition Systems,GTS),设计了从平展化的GTS模型自动构造系统故障树的方法,节省了人工构造故障树的时间,从而加快了系统分析的进度.根据AltaRica3.0语言的语义规则,提取平展化GTS模型的数据构建实例对象;设计了GTS模型划分算法,得到一组独立GTS模型与一个独立断言,通过邻接矩阵构建独立GTS的可达图并获取关键事件序列.最后将处理结束的独立GTS与独立断言相结合,通过断言传播算法得到整个系统的状态及关键事件序列,生成系统故障树.最后通过实例来检验算法的有效性,结果表明,该算法能有效完成从平展化GTS模型自动生成故障树.     

基于SPIN内核的SDL模型检验工具设计

规格描述语言SDL目前广泛应用于复杂通信协议和软件系统的建模。使用模型检验技术对SDL进行分析和验证可以检测出模型中的逻辑错误,大大提高SDL建模结果的精确性。论文研究了SDL的形式化语义SDL/PR中常用部分与模型检验工具SPIN的输入语言Promela之间的语义映射规则,并以此为基础开发了一个基于SPIN内核的SDL模型检验器SSMC Tool。     

基于AltaRica的故障自动化建模和分析

随着系统规模和复杂性的增加,系统安全性建模和分析技术在关键安全系统中得到了广泛应用.AltaRica是用于安全性分析的高级建模语言,AltaRica模型能够更好地反映系统功能和逻辑结构,消除传统安全性分析手段与系统设计的隔阂,提高安全性模型的可维护性和重用性.文章将AltaRica与计算机可视化建模技术相结合,开发了支...     

ESpin*：基于SPIN的Eclipse模型检测环境

信息化社会中人们对软件可信性的要求越来越高,传统的测试技术已经不能充分保证系统的安全性,基于模型的形式化验证技术成为解决此类问题的重要途径。SPIN作为典型的模型检测工具,在学术界和工业界都得到了广泛应用。在Eclipse平台上设计并实现了一个基于SPIN的易扩展的模型检测环境ESpin,通过一个优化了的代码分区算法和可迅速支持SPIN升级的文法分析器,构造了一个高效、易扩充的Promela编辑器。编辑器除了支持Promela的全部语法规则外,还提供了包括实时语法反馈、关键字高亮、大纲视图、代码折叠、代码提示、代码补全在内的多种功能,提高了复杂模型的建模效率。ESpin还为用户提供了多种运行模式和特有的向导、配置界面,简化了SPIN的操作过程。     

IKEv2协议的SPIN模型检测

基于模型检测技术,使用SPIN对IKEv2协议进行了建模和分析。应用Promela语言描述了协议模型,并用LTL规约了该协议需要满足的认证性和秘密性,最后对检测结果进行了分析。     

Data decision diagrams for Promela systems analysis

In this paper, we show how to verify computation tree logic (CTL) properties, using symbolic methods, on systems described in Promela. Symbolic representation is based on data decision diagrams (DDDs) which are n-valued Shared Decision Trees designed to represent dynamic systems with integer domain variables. We describe principal components used for the verification of Promela systems (DDD, representation of Promela programs with DDD, the transposition of the execution of Promela instructions into DDD). Then we compare and contrast our method with the model checker SPIN or classical binary decision diagram (BDD) techniques to highlight as to which system classes SPIN or our tool is more relevant.     

Using SPIN for verification of multiagent data analysis

The paper presents an approach to formal verification of multiagent data analysis algorithms for ontology population. The system agents correspond to information items of the input data and the rule of ontology population and data processing. They determine values of information objects obtained at the preliminary phase of the analysis. The agents working in parallel check the syntactic and semantic consistency of tuples of information items. Since the agents operate in parallel, it is necessary to verify some important properties of the system related to it, such as the property that the controller agent correctly determines the system termination. In our approach, the SPIN model checking tool is used. The agent protocols are written in the Promela language (the input language of the tool), and the properties of the multiagent data analysis system are expressed in liner time logic (LTL). We carried out several experiments to check this model in various modes of the tool and for various numbers of agents.