支持SPIN验证的详细级SFMEA方法研究

随着软件系统的规模和复杂度不断增大,以软件为核心的安全关键系统的可靠性和安全性越来越难以保证。软件失效模式与影响分析SFMEA(Software Failure Modes and Effect Analysis)是军工业中常用的一种安全分析方法,其依赖人工分析、缺乏形式化语义、无法支持验证。针对SFMEA方法的不足,提出一种结合SPIN的详细级SFMEA方法,对软件失效模式进行形式化建模与分析,并结合模型检验工具SPIN进行自动化地模型检验和模拟仿真,从而提高软件系统的安全性和可靠性。该方法验证了"缓冲区数组下标越界"的这一失效模式,从而说明该方法的有效性。     

UML顺序图与状态图的一致性检查

用户可使用UML从不同角度对系统进行建模,但不同视图间存在信息冗余,可能导致视图不一致问题。该文针对具有多种逻辑语义的顺序图提出分析方法,为复杂层次结构的状态图引入有限状态自动机,利用自动机分解算法得到自动机树。制定新的顺序图和状态图一致性检查准则和Promela代码结构,用模型检验工具SPIN进行顺序图及其相关状态图的一致性检验。     

模型驱动架构的语义组合Web服务的验证

针对语义Web服务的组合与验证问题,提出了基于模型驱动架构（MDA）的组合方法与基于语义匹配度的匹配方法。组合方法使用UML类图和用例图对OWL-S进行静态组合建模,使用活动图对OWL-S进行动态组合建模。在建模过程中使用基于语义匹配度的匹配方法,选择可用的子Web服务确定最合适的组合Web服务,并将该组合UML模型转化为可验证的Promela语言,使用SPIN工具进行验证,通过验证的UML模型作为模板保存于本体的知识库中以便使用。该模型提高了开发语义Web服务的效率,保证了组合过程的正确性,还能利用模板与语义匹配度实时发现与选择可用的Web服务。     

SPIN语义引擎执行方式研究

模型检查工具SPIN的核心是PROMELA语言,对PROMELA语言执行方式的理解决定所描述系统模型的行为方式。本文从语义角度研究PROMELA语义引擎问题,首先给出PROMELA语法的抽象对象模型形式化定义,然后给出一个算法来实现PROMELA语法到抽象对象模型的映射,描述PROMELA指称语义。最后针对SPIN中atomic序列和同步通信等复杂问题给出解决方法。     

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。     

SDL语言动态语义模型的研究

介绍了SDL系统规范，基于通信扩展有限状态机CEFSM的SDL进程。系统最重要的属性是行为，动态语义模型用元进程描述系统可观察的行为。研究了ITUZ．100建议附件F中元进程的划分，提出一种新的元进程定义，并举例描述了SDL系统的动态语义模型。     

采用SPIN的L4内存管理形式化验证

模型检验通过状态空间搜索检验一个给定的计算模型是否满足某个用时序逻辑公式表示的特定性质。对L4微内核操作系统的内存管理机制进行形式化抽象建模,针对L4内核API提供的地址空间操作原语Grant,Map和Flush等操作进行形式化描述,模拟地址页面映射的树形结构管理,运用模型检验工具SPIN对抽象模型进行了验证。     

将UML模型转换成SDL模型的方法

提出了一种将UML模型转换成SDL模型的方法.UML是一种优秀的建模语言,使用UML可以为协议建立模型带来很多方便.但是,UML缺乏形式化语义,因此不能满足协议精确性的要求.SDL是一种用于通信软件规格的标准语言,它拥有形式化语义,而且有很多商业软件都支持它.在协议设计和开发中,将UML模型转换成SDL模型可以克服这样的缺点.通过为UML制作适当的profile,并制定严格的转换规则可以实现模型的转换.     

一种自动化模型检测ANSI-C程序的实用方法

模型检测是一种验证有限状态系统的时序逻辑属性的形式化方法。为了利用模型检测技术,通常的办法是手工构建一个抽象模型,然而这个方法存在一些不足,如成本过高、易引入建模错误等。本文提出了一种自动化模型检测ANSI-C程序的方法,并开发了模型提取工具C2Spin,它能够分析ANSI-C源代码,并生成对应的PROMELA验证模型,从而显著降低了建模的开销。利用C2Spin,模型检测工具SPIN可以自动地检测使用C语言编写的应用程序中的多种错误,如死锁等。在初步实验中,依靠C2Spin生成的模型,我们发现了SPIN4.3.0的一个语义错误,以及Holzmann对两个经典互斥算法的实现程序中的活锁错误。这些结果表明,C2Spin能够帮助人们更加快速有效地测试C程序。     

PROMELA语义引擎执行研究

模型检查工具SPIN的核心是PROMELA语言,对PROMELA语言执行方式的理解决定所描述系统模型的行为方式。该文从语义角度研究了PROMELA语义引擎问题。首先给出PROMELA语法的抽象对象模型形式化定义,然后给出一个算法来实现PROMELA语法到抽象对象模型的映射,描述了PROMELA指称语义。     

基于SPIN的系统建模研究

模型检测由于其自动化程度高,是形式化验证领域最受欢迎的验证方式之一。要使用模型检测器,首先要对要验证的系统进行建模。本文阐述模型检测技术的基本原理,并采用SPIN模型检测器对Promela建模进行研究。最后给出一个简单的公交车运行模型,并对实验结果进行分析。     

WTP协议的SPIN模型检测

基于模型检测技术,使用SPIN对WTP协议进行了建模和分析．应用自动机和Promela对协议进行建模。利用LTL规范了协议需要满足的安全性,时序性。通过分析发现了协议的一个错误。     

WTP协议的SPIN模型检测

基于模型检测技术,使用SPIN对WTP协议进行了建模和分析.应用自动机和Promela对协议进行建模,利用LTL规范了协议需要满足的安全性,时序性。通过分析发现了协议的一个错误。     

公平非否认协议的有限状态分析

本文针对公平非否认协议给出了一种基于有限状态自动机的分析模型,并使用SPIN模型检测工具,对Zhou-Gollmann非否认协议进行了分析,结果发现该协议不满足公平性和机密性．为此对该协议进行了改进。     

基于命题投影时序逻辑的单调速率调度算法模型检测

提出了基于命题投影时序逻辑(propositional projection temporal logic,简称PPTL)的单调速率调度(rate monotonic scheduling,简称RMS)模型检测方法.该方法使用SPIN模型检测器的系统建模语言PROMELA为任务调度系统建模,使用PPTL描述系统期望的性质,通过SPIN验证系统模型是否满足性质,从而得知一个任务组在RMS下是否可调度.同时,RMS算法控制下的任务调度系统的其他性质也可以得到验证.     

Petri网模型的扩展与检测

扩展了基本Petri网,提出了更加适合模型检测的MCPN方法,并将MCPN模型转换成模型检测工具SPIN的输入语言——PROMELA。使用SPIN完成对系统模型的检测,以提高软件设计的可靠性。在转换过程中,考虑了对当前情态下处于激活状态的多个变迁的同时激发;并提出了一种处理Petri网公平性问题的解决方案。     

A Stack-Slicing Algorithm for Multi-Core Model Checking

The broad availability of multi-core chips on standard desktop PCs provides strong motivation for the development of new algorithms for logic model checkers that can take advantage of the additional processing power. With a steady increase in the number of available processing cores, we would like the performance of a model checker to increase as well – ideally linearly. The new trend implies a change of focus away from cluster computers towards shared memory systems. In this paper we discuss the multi-core algorithms that are in development for the SPIN model checker.     

A SPIN-based approach for detecting vulnerabilities in C programs

An approach is presented for the detection of software vulnerabilities using the widely known SPIN model checker. Classes of vulnerabilities in C programs that can be detected using the presented approach are discussed. We present the results of experiments on detecting vulnerabilities in student-made software tools implementing array processing algorithms.     

Application of Colored Petri Nets for Verification of Scenario Control Structures in UCM Notation

The article presents a method for the analysis and verification of Use Case Map (UCM) models with scenario control structures—protected components and failure handling constructs. UCM models are analyzed and verified with the help of colored Petri nets (CPN) and the SPIN model checker. Algorithms for translating UCM scenario control structures into CPN and CPN into SPIN input language Promela are described. The number of elements of the resulting CPN model and the number of Promela model states are estimated. The presented algorithm and the verification process are illustrated by the study of a network router firmware update.