GJK算法的一种特殊情形的形式化验证和应用

计算几何算法经常用于机器人避碰运动规划等安全攸关领域,对这些算法进行正确性证明非常重要.用形式化方法对算法进行验证是一种十分有效的手段,尤其是定理证明的方法用严格的数学公理和定理推理证明逻辑模型的性质,对所验证的性质而言是完备的.基于GJK算法设计了计算空间两条线段间距离的算法,用定理证明器HOL4对其相关的定义和定理进行形式化定义和证明,进而基于霍尔逻辑完成形式化表示和证明,对该算法的正确性实现了形式化验证.最后,给出了这一经过验证的算法在双臂机器人无碰撞运动规划中的应用.     

基于磁盘隐藏PE文件搜索的Bootkit检测方法

Bootkit通过将加载时间点提前到引导阶段,能够对其操作系统下的恶意行为进行隐藏以绕过多数安全软件。为此,对Bootkit的动态行为隐藏机制进行形式化建模,扩展协同隐藏机制以揭示Bootkit高隐蔽性,并且利用大部分Bootkit在磁盘上隐藏恶意PE文件的特点,设计并实现一种PE文件匹配算法。实验结果表明,该算法在磁盘隐蔽扇区中匹配特定的模式串以寻找潜在的恶意PE文件,在针对Bootkit样本的检测中取得了较好效果。     

基于新活动演算的SysML活动图形式化描述

针对Sys ML(Systems Modeling Language)活动图自身缺乏精确语义描述的不足,提出使用新活动演算来表示Sys ML活动图形式化语义的方法。通过分析Sys ML活动图的基本图符及其特点,对活动演算进行重新设计,增加了概率因子,并且在新活动演算中针对性地定义相应语法和操作语义。利用改进后的新活动演算实现了对Sys ML活动图的形式化描述,最后通过实例证明了所提出方法的有效性和实用性。     

同步数据流语言高阶运算消去的可信翻译

Lustre是一种广泛应用于工业界核心安全级控制系统的同步数据流语言,采用形式化验证的方法实现Lustre到C的编译器可以有效地提高编译器的可信度.基于这种方法,开展了从Lustre*(一种类Lustre语言)到C子集Clight的可信编译器的研究.由于Lustre*与Clight之间巨大的语言差异,整个编译过程划分为多个层次,每个层次完成特定的翻译工作.阐述了其中高阶运算消去的翻译算法,翻译过程采用辅助定理证明工具Coq实现,并进行严格的正确性证明.     

安全攸关软件系统建模与验证专题前言

随着计算机技术应用的日益普及和不断深入,软件系统的规模和复杂性急剧增大,软件在越来越多的系统中成为主要的使能部件.在航空航天、武器装备、医疗设备、交通、核能、金融等安全攸关的应用领域,软件系统失效将导致灾难性的后果,保障软件系统的质量成为迫切的需求和挑战.建模、分析与验证是保障软件系统质量的重要环节和手段.本专题收录的14篇论文反映了近年来我国学者在安全攸关软件系统建模与验证领域的     

基于形式化方法的航空电子系统检测

随着航空型号的快速发展,航空电子系统的数字化程度越来越高,软件在其中所占的比例越来越大.对航空电子系统中的软件进行测试和检测是保证航空电子系统质量及可信运行的基础.通过分析航空电子系统软件体系结构,对航空电子系统进行形式化建模,并在此基础上,提出了一种形式化的系统级综合检测方法,从静态和动态两个方面对航空电子系统进行检测,最后通过设计并实现一个综合检测系统来验证该方法的有效性.     

安全数据库顶层规范中SQL操作的形式化分析与验证

介绍了安全数据库形式化顸层规范,定义了顶层规范中SQL操作的描述,在此基础上给出简单SQL操作的定义,并对其进行分析验证,最后将一般SQL操作的分析验证转换为多个简单SQL操作的分析验证.验证过程表明,该方法既对SQL操作作了完整清晰的描述,又简化了证明.     

一种适用于嵌套加密协议分析的强认证测试方法

认证测试是一种新型的在串空间模型基础上提出来的用于分析协议认证属性的形式化方法,该方法因简单实用而受到学者的广泛关注,但其不能分析协议中认证测试组件嵌套加密的情况,这极大地限制了它的应用范围.而现存的针对该局限性的改进方案,由于没有从本质上对串空间模型中关于消息项结构关系方面的语义进行完善,很难彻底突破认证测试的局限性.为此,通过在串空间模型中引入等价类、类组件、安全加密元及安全包裹元等概念,提高了串空间刻画消息项之间及内部结构关系的能力,并结合实例来阐明引入这些概念的必要性.在此基础上,提出一种可以分析测试组件嵌套加密的通用的认证测试方法,并从形式化证明与实例分析两方面验证了新测试方法的正确性与有效性.     

基于Pi验算的流程建模方法探讨

传统的软件开发在需求阶段多是采用自然语言描述,因为自然语言自身的矛盾性和语义的模糊性等,在后期的运行中,难以避免软件的很多漏洞。本文针对这一现状,分析和探讨了形式化方法的优势,以形式化语言Pi验算描述交互为例,演示了形式化方法的准确性和采用形式化方法的必要性。     

基于Event-B和Rodin开展形式化软件工程教学

形式化软件工程是软件工程的重要组成部分。Event-B方法是一种软件形式化开发方法,Rodin是支持Event-B方法的开放工具集。基于Event-B方法和Rodin开展形式化软件工程教学,有益于学生正确理解精化等重要的软件工程概念,理解并掌握开发可信软件的方法,是软件工程教学的重要补充。