一种验证Web应用设计的方法

提出一种表示Web应用的请求/响应导航关系的形式化行为模型,给出一种基于模型检查的Web应用设计的验证方法并描述了用时态逻辑CTL表示Web应用性质的方法.设计了一个检验方法可行性的原型框架,该原型嵌入自动化模型检查工具NuSMV,提供从UML设计模型到形式化模型的自动转换,在将用户输入的性质和形式化模型合并为NuSMV程序后,运行NuSMV进行自动化验证.     

硬件设计的形式化验证技术

形式化验证用数学可证明的方式来验证系统.硬件设计的形式化验证通常有三种方法：定理证明、等价性检验和模型检验.文章着重分析了这三种方法的优缺点，探讨了形式化验证技术所面临的挑战，以及目前形式化验证技术可能的一些研究方向.     

采用模型检测器的软件安全模型验证方法

针对软件开发过程中安全性分析与设计不足的问题,在研究现有软件安全性建模及形式化验证技术的基础上,提出了一种适用于面向对象的软件安全性建模与验证方法.建立软件安全属性的非形式化UML模型,采用安全扩展有限自动机创建其形式化模型,并使用线性时序逻辑描述安全属性,将形式化模型与安全属性共同作为模型检测器的输入,得到模型是否满足性质的验证结果,从而实现了软件安全设计与验证技术的有机结合.实验结果表明,该方法能够在软件设计初期对所涉及的安全性进行有效分析与验证.     

PLC程序测试与验证的研究进展

可编程逻辑控制器(PLC)是一种在工业领域应用非常广泛的控制装置。随着PLC程序的规模和复杂性不断增加,PLC程序测试与验证已成为一个具有挑战性的问题。该文分析了PLC程序测试与验证的困难。从验证与测试两个方面,分别介绍了该问题的研究现状。对于每一个方法,分别论述了其基本思路、优势与不足。最后,根据当前研究的现状,展望了PLC程序测试与验证技术未来的发展。综合分析来看,PLC程序测试与验证的现有方法都存在比较明显的局限性,有待深入研究。未来可能的新方向包括结构化测试以及不同测试方法的融合等。     

利用扩展的Petri网模型形式化业务场景模型

UCM模型作为一种图形化的业务场景模型,其场景设计可以表示需求和产生规格,驱动设计和系统演化,UCM模型的正确性影响软件开发的质量.鉴于形式化模型可以验证其正确性,提出了一种利用扩展的Petri网模型,应用模型驱动实现业务场景模型的形式化方法.该方法通过细化Petri网模型中的Transition结点,从而有效的描述业务场景模型中的路径决策和动态行为.通过对UCM模型和扩展的Petri网模型的抽象语法定义,利用模型驱动方法定义了UCM模型元素形式化映射为Petri网模型元素的规则,并根据其规则设计了映射算法;在Eclipse平台上使用ATL语言实现了模型的形式化映射;应用Web Payment实例演示了UCM模型的形式化分析结果.     

VSOS-HAM:基于Isabelle/HOL的OS内核硬件抽象模型和形式化验证方法研究

形式化方法是保证操作系统设计和实现的正确性的可靠方法.操作系统的形式化设计和验证过程仍然是一个极其复杂的过程.由于汇编语言过于底层,对其进行形式化验证的难度较大,如何有效地对汇编语言代码进行建模,便于对其语义和功效的正确性进行验证成为操作系统形式化领域的研究热点.在汇编级提出对操作系统的设计和实现的正确性进行形式化验证的方法.通过建立操作系统内核硬件抽象模型,形式化地描述指令的操作语义,在此内核硬件抽象模型的基础上界定影响系统状态变化的数据对象,建立系统状态空间,结合指令的操作语义的定义来描述系统的状态转换函数.在Isabelle/HOL定理证明器环境中描述该内核硬件抽象模型,以实现的可信操作系统VSOS为例,在汇编级对系统设计和实现的正确性进行验证.结果表明,该方法是可行的和高效的.     

基于模型驱动的Web服务符号执行与验证

Web服务测试与验证是保证Web服务功能正确的关键,目前大多数Web服务的研究无法对程序路径穷举遍历,不能保证分析的完备性.针对该不足,在基于模型驱动的3阶段Web服务模型转换生成方法的基础上,该文对转换生成的Java代码进行符号执行与形式化验证.符号执行方法可对程序运行的所有路径进行分析,为程序测试提供高覆盖率的测试...     

基于时间自动机的UML模型转换与验证研究

针对无法对UML模型进行形式化验证的问题,提出在元模型层将UML模型转换为时间自动机模型并进行验证的方法.形式化UML状态机的结构,抽象出UML和时间自动机的元模型,利用模型转换语言ATL对UML元模型和时间自动机元模型构造映射规则,实现UML模型到时间自动机模型的转换,在模型验证工具Uppaal中对转换结果进行形式化验证.最后进行实例研究,结果表明了此方法的有效性和先进性.     

一种用于循环程序形式化验证的划分归纳方法

为了提高软件的可靠性,人们一直在形式化验证和软件测试两个方面进行不懈的努力.本文利用划分测试中的自动分割替代技术,针对循环程序的输入域,提出了一种划分算法,并在此算法的结果上建立一种划分归纳方法,它能简化循环程序的形式化验证过程.     

基于混成自动机的CPS行为建模与属性验证

系统实时性、安全性和可靠性等非功能属性是信息物理系统在诸多领域应用的关键因素。论文在分析CPS模型构建与分析验证中面临的挑战的基础上,提出了一种CPS行为建模与属性验证方法。该方法首先基于混成自动机对CPS的行为进行建模,然后将此模型转换为混合程序模型,最后在定理证明器KeYmaera中对HP模型的属性进行形式化验证。文中论述了行为模型描述语言的结构,建立了混成自动机模型与HP模型之间的转换规则,分析了模型转换的一致性。应用实例表明:该方法既能简单直观地描述CPS动态行为,又能对CPS的属性进行严格的形式化验证,且有效避免了形式化验证中的状态空间爆炸问题。     

采用普通Petri网的自动化立体仓库系统的PLC程序设计

以一个实际立体仓库系统的出库流程为例,给出利用普通Petri网设计其可编程逻辑控制器(PLC)程序的方法.首先,根据自动化立体仓库系统的出库流程,提出其对象Petri网的设计方法;然后,根据系统工艺流程对应的顺序控制规范,在对象Petri网的基础上增加执行机构的变迁,最终得到闭合Petri网(监控器);最后,给出将闭合Petri网转化成PLC梯形图的方法,实现自动化立体仓库系统的形式化建模和PLC程序设计.研究结果表明:所提出的设计方法更容易自动实现系统的控制器设计及转化为梯形图语言.     

基于条件谓词逻辑的可信计算形式化分析

随着可信计算应用的不断发展,针对可信计算的形式化分析理论将成为可信计算领域研究的热点。在深入研究可信计算相关技术、信任链建立和信任传递过程影响因素的基础上,提出了基于条件谓词逻辑的可信计算形式化分析方法。通过定义不同的谓词和推演规则,并在谓词逻辑中添加可信性的影响因素作为约束条件,实现对可信计算信任模型的形式化验证。利用提出的方法举例对可信计算平台安全引导过程进行了分析,并且根据分析结果提出了委托受限的安全引导过程。结果表明,基于条件谓词逻辑的形式化验证方法,能够清晰、有效的实现对可信计算信任模型的形式化分析,为可信计算应用模型的设计和完善提供参考。形式化方法的提出,对于丰富可信计算信任评估理论,促进可信计算应用发展具有一定的意义。     

触摸屏组态软件的PLC驱动程序的实现

目的 设计实现触摸屏组态软件PLC的驱动程序.方法 采用标准的通信协议,建立PLc驱动的实现框架来开发各种不同的PLC驱动程序.结果 分析了嵌入式触模屏下PLC驱动程序的实现,在此基础上给出了实际应用的例子并建立通用的PLC设备的驱动开发程序模型.结论 该驱动模型采用ARM和P89C51的嵌入式系统的实现,证实了该设计的实际可行性.     

算法的形式化推导与基于Isabelle的自动化验证

可信软件的不断发展进一步推动了形式化方法的深入研究.结合实际应用中的2个问题,采用基于递推关系的算法形式化方法,演示了算法的形式化推导过程,并运用Isabelle定理证明器结合Dijkstra最弱前置谓词方法,对得到的算法程序进行了自动化验证,避免了手工验证过程繁琐和易出错等问题.研究表明:基于递推关系的算法形式化方法不仅可以提高开发算法的效率,而且通过数学变换保证推导过程的正确性,从而有效保证了算法和程序的正确性.     

图搜索问题算法推导及形式化证明

用非形式化方法解决图搜索问题规模受限,对于一些复杂问题难以保证其正确性.传统的形式化方法推导图搜索问题难以理解且不易于形式化证明,现有形式化方法对这类问题的解决方案较少,在保证可靠性和正确性方面有欠缺.该文通过对图搜索问题的深入研究,开发出一种针对解决图搜索算法的新方法.首先刻画问题的规约,利用循环不变式的递归定义技术给出了开发图搜索问题循环不变式的新策略,在此基础上得到Apla抽象算法程序,并对该算法程序进行了形式化证明,再将已验证的Apla算法程序自动生成C++可执行程序,实现了从抽象的形式规约推演出具体的面向计算机的程序代码的程序精化完整过程.以拓扑排序和广度优先遍历为例对所提方法进行实验,实验结果验证了所提方法的有效性,不仅可以推导和证明已知算法,而且对未知算法的推导也有指导性作用.     

基于逻辑的形式化验证方法: 进展及应用

近年来, 形式化方法发展很快, 一些技术已经产生工业应用。以逻辑系统为主线, 分析几个影响力比较大的形式化验证技术和验证工具, 以帮助应用工程师选择并使用形式化工具。主要包括命题演算和时态逻辑方面的SAT、BDD、模型检测和SMT, 谓词逻辑方面的ACL2、VDM方法和B方法, 以及高阶逻辑方面的HOL、PVS 和COQ。还介绍形式化方法在学术界和工业界的应用情况, 最后给出几个商业化的形式化验证工具。     

形式语义描述方法研究进展与评价

程序设计语言形式语义描述技术在1990年代进入新一轮发展高潮,它对程序设计语言的设计和标准化,编译程序的设计和优化,程序推理,以及安全协议形式化描述、分析验证与设计等都有着重要的意义。但不同于成熟统一的形式化语法描述技术,语义的形式描述技术尚处于蓬勃发展和多种技术并存时期。首先回顾形式语义描述方法的研究发展史;然后通过实例介绍当前主要的语义形式描述方法;最后给出这些方法的评价标准和比较结果,并指出最有发展潜力的语义描述方法,以及将来的发展方向。     

基于超图文法的软件体系结构动态演化

提出用带约束的超图表示软件体系结构,给出基于超图态射的软件体系结构动态演化通用产生式规则的形式化语义和操作,定义类型超图作为体系结构风格,运用超图文法和体系结构风格建模软件体系结构动态演化.为了验证软件体系结构动态演化的正确性,采用模型检测技术,设计算法对软件体系结构动态演化性质进行形式化验证,并应用模型检测工具进行实验分析.该方法既提供了图形化的直观表示,又展示了基于文法的形式化理论框架.     

用于C语言程序验证的性质描述语言C-PDL

为了保证程序的正确性,可以先将程序抽象成模型,再采用模型检测技术对模型进行验证.模型检测工具只接受形式化的性质描述语言,而一般程序员很难正确地使用,因此,文章提出了半形式化的描述语言C-PDL,并介绍了采用C-PDL描述性质的验证系统.C-PDL采用时序逻辑语言XYZ/AE的语法结构,结合了C语言程序性质的特点,引入规范模式系统,其语法简单且描述能力强.另外,C-PDL表达式可以方便地转换成模型检测工具识别的各种时序逻辑公式.     

UML 顺序图的一种形式化描述方法

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,它已成为了事实上的工业标准。但UML不是形式化的建模语言,缺乏精确的、形式化的语义,因此阻碍了它的进一步发展。线性时序逻辑是并发或反应式程序动态语义的一种形式化描述语言,它适合用来精确地表示模型的动态语义。本文定义了顺序图的形式化语法,采用线性时序逻辑给出了顺序图的语义描述,并通过实例分析,对模型的某条性质进行了证明,为模型做进一步分析和验证提供了基础。