基于Agent的分布式模型形式化语义描述

为解决分布式系统构建过程中系统组合和语义验证等方面的问题,基于范畴理论和进程代数,为基于Agent的分布式系统模型提出了一种形式化的语义描述框架。范畴图表用于描述整个系统的结构模型,态射用来表示系统各组成部分之间的交互和协作机制。在此基础上,对Agent规范的描述、组合、精化以及迁移过程中的语义保持问题进行了探讨。应用研究表明,该框架适用于分布式系统模型的描述和构建,有助于分析系统分解和组合的正确性。     

面向服务访问控制策略精化描述

策略精化是解决分布式应用访问控制策略配置复杂性的重要方法.现有的策略精化技术给出了分层策略描述和逐层精化的方法,但是描述和处理策略之间关联问题能力不足,影响策略精化应用.为此给出了策略和包括组合、互斥、精化、访问路径协同等策略之间关系的形式描述方法,提出了能够描述策略之间关联属性的精化算法和记录策略和策略之间这些关联属性的策略精化树构建方法,为策略精化中的策略关联问题处理提供基础.策略精化树还能直观呈现访问控制的服务品质协议(service-level agreement,SLA).     

模型精化过程中模型间一致性检测研究

传统的模型精化过程中模型间一致性检测专注于检测模型自身的正确性、死锁、以及不变式保持性等,而无法保证模型间行为方面的一致性。为此提出利用系统行为属性来反应模型行为,结合模型检测的方法来检测模型间的行为一致性。首先对精化前模型分析生成抽象测试用例并抽取其代表的系统行为属性;然后根据精化后的模型抽取模型精化关系并进一步更新系统属性;最后使用这些系统行为属性来验证精化后的模型是否依然满足其代表的系统行为,如果不满足则说明模型间存在不一致行为,可以通过生成的反例路径找出不一致的位置。实验结果表明使用该方法可以有效找出模型精化前后的大多数不一致行为。     

分布式应用访问控制策略精化与冲突分析技术

策略精化是面向服务分布式应用访问控制策略配置的重要方法。分析了现有策略精化技术,包括系统和策略分层描述、推导下层协同控制策略的方法、策略精化中的策略冲突分析与消解方法、策略精化完全性和一致性、纵深防御协同策略一致性、应用策略组合与互斥约束等策略之间的关联属性分析方法。通过分析发现,策略关联属性分析能力不足是影响精化能力的关键问题。进一步分析了现有策略冲突分析技术的关联属性分析、分布式应用适用性和计算可扩展性。基于分析结果,提出了一些提高策略精化能力以适应面向服务的分布式应用的研究问题。     

基于遗传规划的行为模型精化方法

行为模型的精化是软件工程中的基于模型驱动开发的关键问题.基于针对环境的形式化行为模型和形式化方法中的精化理论,提出了一种基于遗传规划的行为模型的自动精化方法.该方法将精化看作可执行的基本操作的组合过程.首先通过分析抽象行为的后置条件公式,执行基于逻辑归约的精化方法,从而生成循环结构和其他简单新行为的描述.然后利用基于遗传规划的精化方法对新行为继续精化,直到产生的程序最终由基本操作构成.由于传统的遗传规划方法对选择结构难以演化,提出了组合终止条件的概念.通过测试组合终止条件,选择结构也能较好的产生.最后以排序问题为例,给出实际的演化过程,结果说明该方法具有较强的可行性.事实上该方法适用于任何由若干基本操作组合以完成复杂操作的问题求解过程.     

系统通信模型执行性研究

针对可执行体系结构中系统数据交换是如何最终落实到具体的通信网络或设备,并进行具体数据传输问题,提出了系统通信模型执行方法.该方法描述了系统通信模型具有的基本元素及相关属性、模型元素之间的关系和表示,阐述了系统通信模型与系统接口描述模型、系统数据交换描述以及系统状态转移/系统时序图之间的关系,说明了系统功能驱动系统数据交换的具体步骤以及系统通信模型执行的过程.系统通信模型的执行使系统体系结构模型在整体上形成一个内在的一致性执行体,充实并完善了可执行体系结构,为可执行体系结构的执行奠定基础.     

UML类图的形式规约与精化研究

UML由于其广泛的应用和直观的图形化符号,成为了模型驱动工程的重要组成部分。但UML本身缺乏精确的形式语义定义,缺少对其模型精化关系的形式化规范定义,对UML模型进行形式验证变得尤为困难。UML类图作为描述系统结构的静态模型,不具备完整的形式语义。从UML类图的机械语义中抽取出形式规约,将UML类图中的结构和形式规约转换成定理证明器Coq中的机械语义定义。此外,还提出了类图的结构精化操作,将模型间的精化关系在Coq中进行形式化定义,并且对精化操作的原子操作进行机械验证,保证其精化前后系统的结构和语义保持一致。将UML和形式化方法相结合,为可验证的软件设计精化框架提供了理论依据。     

构件式体系结构模型映射的形式化语义

语义一致性是模型驱动开发中模型转换正确性的一个重要标准,但目前模型转换中语义特性保持的定义、描述和验证仍是一个尚未解决的难题.基于软件体系结构,利用范畴理论和代数规范形式化描述体系结构模型及其间的映射关系,使之具有精确的语义.体系结构模型的形式化语义用类型范畴图表来表示,态射合成被用来追踪构件模型之间的关联和映射,不同层次模型间的映射关系用态射和函子来形式化描述.以此为基础,进一步分析了模型转换应保持的语义特性.范畴理论支持图形化建模,可以使模型中的构件关系以及结构特征可视化,有利于对模型转换的理解和追踪.应用研究表明,该描述框架很好地把握了模型驱动开发的实质、过程和要求,为模型转换和模型驱动开发提供了新的认知、设计和语义计算的指导架构.     

业务活动驱动系统体系结构执行研究

针对可执行体系结构研究中难以将业务体系结构的执行对应到系统体系结构的执行,并最终形成内在一致的执行体,提出了业务活动驱动系统体系结构执行的方法。该方法根据DoDAF中业务活动与系统功能多对多的关系,将业务活动用更详细的业务过程模型进行描述,并将过程模型中的行为单元对应到系统功能并触发该功能的执行。系统功能的执行将相应地触发一系列系统功能的执行,系统功能之间的系统数据交换将通过系统通信描述（SV-2）中的连接来实现,这样就建立起业务体系结构与系统体系结构之间的联系,并最终形成整个体系结构内在一致的执行体。该方法有效地解决了业务活动与系统功能之间多对多,无法形成内在一致的执行体问题,为体系结构的执行提供了一个明确、具体的可实施方案。     

面向移动云服务系统的形式化语义描述方法

针对移动云服务系统构建过程中架构设计和语义描述等方面存在的问题,以类型范畴理论为基础,为基于Agent的移动云服务系统建立了一种形式化语义描述模型。Agent作为范畴理论中的对象结点,Agent之间的交互和依赖关系作为态射,将整个云服务系统描述为一个类型范畴图表。在此基础上,对Agent交互与协作、架构设计与精化、Agent迁移、Agent可替代性以及应用请求的可满足性等进行了分析和讨论。该形式化模型增强了系统架构的语义描述能力,有助于对移动云服务系统的规约进行分析和验证。