BLP改进模型的形式化描述及自动化验证

在《信息安全技术操作系统安全技术要求》中,提出访问验证保护级安全操作系统的研发过程需要完全形式化的安全策略模型。针对该情况,对经典的数据机密性BLP模型进行相应改进,为系统中的主客体引入多级安全标签以及安全迁移规则,使其满足实际系统开发的需求。运用完全形式化的方法对改进模型的状态、不变量、迁移规则等进行描述,使用Isabelle定理证明器证明了迁移规则对模型的不变量保持性,从而实现对模型正确性的自动形式化验证,并保证了模型的可靠性。     

基于TLA的事件图模型形式化验证方法*

针对目前没有直接对事件图模型进行形式化验证的方法,提出了一种基于行为时态逻辑(temporal logic of action,TLA)的事件图模型形式化验证方法.该方法利用TLA语言能够同时表达模型行为与逻辑规则的特点及其与事件图的相似性,将事件图模型及性质规约用TLA语言进行形式化描述,从而使该模型能够被TLA模型...     

基于状态约简的顺序图和状态图一致性检测

为了解决系统设计过程中模型一致性问题,提出了一种对UML顺序图和状态图的语义一致性检测方法。该方法对顺序图和状态图一致性进行符号化描述,为一致性检测提供理论基础;提出状态约简规则和状态约简算法,能够减少冗余状态和迁移,证明了状态约简不影响一致性检测;提出改进的UML模型到PROMELA的转换方法并使用SPIN进行验证。实验表明上述方法能够有效地检测顺序图和状态图的一致性,在验证过程中减少冗余状态和迁移,转换后的代码结构简单、执行效率高。     

基于有限状态机协议分析模型的入侵检测系统

基于状态协议分析的入侵检测方法利用网络协议提供的状态信息,把网络攻击过程转化为协议状态迁移,能有效地检测DOS/DDOS等较难检测的攻击.本文对协议分析入侵检测的方法和算法进行了研究,并通过对网络协议和入侵攻击的深入分析,提出了一个基于有穷状态机的状态协议迁移模型.在给出检测算法的形式化描述的基础上根据Snort规则语法扩展实现实验系统,并测试验证了其有效性.     

基于Z规格的UML模型形式化转换及验证

统一建模语言(UML)所建立的模型的正确性无法通过其本身进行形式化验证,为解决这个问题,根据UML模型的静态性质和动态模块行为两个方面提出结合形式化规格说明语言的模型形式化方案,以此为基础提出将UML目标模型转化为Z规格说明的形式化方法,并用Z-EVES工具形式化检测Z规格描述的正确性.通过实例分析验证了该方法的可行性.     

Isabelle在分析安全操作系统状态机模型中的应用

为了解决已有的状态机模型的形式化框架在分析安全操作系统状态机模型时不够直观、简洁的问题,提出了一套使用Isabelle工具对安全操作系统模型状态中的类型、变量、常量、关系、映射、函数,以及模型中的安全不变量和状态迁移规则进行形式化描述的新方法.通过实际验证一种典型的安全操作系统状态机模型--可信进程模型,总结出了有效地使用Isabelle辅助形式化设计、分析、验证模型的策略.     

基于设计演算的形式化用例分析建模框架

提出一种形式化用例分析建模框架,引入类图、用例顺序图、用例状态图、功能规约函数和系统不变式从多个角度为需求建模.通过定义这些视图的形式化语义,为需求的各个方面定义了准确的形式化描述.利用该框架,可以从方法的交互行为规约和功能规约合成描述方法全部行为的全规约;也可以定义用例模型的性质,并通过设计演算中的证明来分析验证这些性质.作为应用,研究了检查用例模型一致性的规则.给出一个实例说明建模框架的可行性.     

广义可能性决策过程的计算树逻辑模型检测

模型检测作为一种形式化验证技术,已被广泛应用于各种并发系统的正确性验证。针对具有非确定性选择和广义可能性分布的并发系统,引入广义可能性决策过程作为此类系统的模型;给出描述其性质的规范语言广义可能性计算树逻辑的概念;研究此类系统的广义可能性计算树逻辑模型检测问题。结论表明,其模型检测算法的时间复杂度也为多项式时间。所获得的结果扩大了广义可能性测度在模型检测中的应用范围。     

ABC转运器的π-演算模型及其验证

将描述并行、分布式和可移动系统的进程代数应用于系统生物学的形式化描述和行为模拟,给出了SBP依赖式ABC转运器的π-演算模型,分析了其基于状态迁移规则的动态行为演变和构象变化过程,并用自动验证π-演算、通信系统演算CCS的移动工作台MWB对该模型进行了状态跟踪和性能验证. π-演算能够在统一的框架之下捕获分子生物系统的两个关键属性:模块化组织和动态行为,对其既能进行质的又能进行量的推理,证明了π-演算用于分子生物过程抽象描述的可行性.     

基于模型检测的OpenFlow多交换机数据包转发协议的分析与验证

OpenFlow协议是SDN网络中控制平面与数据转发平面之间进行交互的规范与标准,其正确性将直接影响到整个网络功能的实现。通过模型检测技术实现一种验证OpenFlow协议正确性的形式化方法。首先提取OpenFlow协议的核心子协议,即OpenFlow多交换机数据包转发协议作为验证的实例;然后运用协议行为自动机对该子协议进行形式化建模,并且通过时态逻辑描述协议需要进行验证的性质;最后给出算法验证协议模型是否满足给定的性质要求,以此检测OpenFlow协议是否存在正确性漏洞,以便对其进行修正。     

元模型层次的UML动态子图到Coq形式规范的转换

UML动态子图主要包括序列图和状态图等,它们在描述系统的行为方面应用广泛,但是半形式化的语义使它们不能直接进行形式化验证。Coq是目前主流的交互式定理证明器,用形式化的Coq规范来描述UML动态子图模型,可以在此基础上进行对模型的属性进行验证等工作。基于现有工作,提出将UML动态子图模型转换为Coq形式规范的框架,在元模型层次给出状态图和序列图的转换规则,介绍算法和原型工具实现。这种元模型层次的转换方法,保证了转换前后的语法正确性,为进一步分析验证提供了基础。     

基于MAS模型检测与抽象的Web服务验证

Web服务组合现已成为跨组织业务流程集成的关键技术,然而在松耦合开发模式和开放的互联网运行环境下,其正确性、可靠性、安全性等可信性质难以得到保证。为解决该问题,提出一种Web服务组合形式化验证方法,将基于图状反例向导的抽象与精化方法应用于多主体系统( MAS)模型检测工具( MCTK)中,大幅缓解模型检测的状态爆炸问题,从理论上证明该验证方法的正确性。实验通过将银行贷款风险评估系统转换成MCTK描述的MAS,并对比抽象前后的模型检测代价,结果显示,基于抽象的Web服务验证方法明显优于未采用抽象技术的验证方法。     

基于SMT的PTACTL限界模型检测方法

概率时间自动机是在时间自动机的基础上加上各个状态迁移的概率以后形成的一种扩展的时间自动机,能用来对基于时间的随机协议、容错系统等进行建模,具有很强的实用性。本文针对概率时间自动机给出一种基于SMT的限界模型检测方法来验证该模型下的PTACTL性质,该方法由基于SMT的限界模型检测算法演变而来,通过将迁移时间和迁移概率融入ACTL性质中,改变模型的编码以及待验证性质的编码方式来实现对性质的验证。通过2个实例说明检测过程的有效性和高效性。     

基于UPPAAL的微内核操作系统程序验证方法研究

随着航天、航空工业的发展,机载嵌入式软件的可信属性验证是新一代飞机研制最关注的软件质量保障问题。形式化方法具有严密的数学基础,能够准确的对系统进行建模、描述和验证,能够在软件系统的设计初期发现潜在的错误,是保证机载软件可信性和安全性的软件正确性验证技术。形式化验证以形式化描述为基础,对所描述系统的特性进行分析和验证,以评判系统是否满足期望的性质,分为定理证明和模型检测两类。文章研究模型检测方法应用于程序形式化描述和验证的技术,提出基于模型检测的验证程序正确性的方案,并进行微内核操作系统程序分析,最后在UPPAAL中进行程序属性的验证。     

一种面向软件行为和多视点的需求模型验证方法

软件需求分析是软件开发生命周期中最重要的步骤之一.模型驱动的需求分析方法将需求模型作为需求规格说明的补充,从一个或多个角度对非形式化的需求信息进行正确性验证以发现需求规格中的不一致和不完整性等.本文在一种新型的,基于软件行为和多视点的需求建模方法基础上,依据其构造特点,提出需求模型的分析以及验证方法.该方法主要通过构造模型待验证性质的行为时序逻辑规约,以需求模型对应的有穷状态迁移系统为基础,结合On-The-Fly的方法验证性质规约是否语义满足该状态迁移系统.此外,从命题抽象的角度对该验证方法进行优化.针对该方法实现了模型验证工具原型.     

UML状态机的模型检验方法

模型检验是一种确保设计规范正确性的形式化自动验证技术,本文提出了对UML状态机进行模型检验的方法。文中首先对UML状态机的语法和语义进行描述,然后基于语义中的RTC步给出生状态机全局可达状态迁移图的方法,方法的核心是在当前格局下根据使能条件确定所有的最大无冲突迁移集。文章最后给出算法以验证UML状态机是否满足用计算树逻辑（CTL）公式表示的性质。     

基于符号模型检测的SDG故障诊断解形式化验证

由于定量信息和非线性因果关系的丢失,SDG的故障诊断解需要进一步的进行校核与验证。创新地将SDG故障诊断解的验证置于符号模型检测框架中进行研究,提出了基于符号模型检测的SDG故障诊断形式化验证方法。首先扩展、转换了SDG模型的有限状态变迁系统形式化描述,建立了SMV模型;其次引入故障传播时间建立了模型观测变量的动态验证信息,并基于步进式监控分析了动态验证策略,将SDG正向推理扩展建模为动态推理验证;然后面向符号模型检测扩展了动态推理验证过程的SMV模型,提出了验证算法SSDGFD_ SMC;最后,通过一个实例验证了算法的有效性。     

一个命题投影时序逻辑符号模型检测器

现有模型检测工具的形式化规范语言,如计算树逻辑(computation tree logic,简称CTL)和线性时序逻辑(linear temporal logic,简称LTL)等的描述能力不足,无法验证ω正则性质.提出了一个命题投影时序逻辑(propositional projection temporal logic,简称PPTL)符号模型检测工具——PLSMC(PPTL symbolic model checker)的设计与实现过程.该工具基于著名的符号模型检测系统NuSMV,实现了PPTL的符号模型检测算法.PLSMC的规范语言PPTL具有完全正则表达能力,这使得定性性质和定量性质均可被验证.此外,PLSMC可以有效地缓解模型检测工具中容易发生的状态空间爆炸问题.最后,利用PLSMC对铁路公路交叉道口护栏控制系统的安全性质和周期性性质进行验证.实验结果表明,PPTL符号模型检测工具扩充了NuSMV系统的验证能力,使得时间敏感、并发性和周期性等实时性质可以被描述和验证.     

基于政策的自配置系统的形式建模与分析

计算机系统的复杂性不仅使其分析与开发困难,而且同样使其安装配置面临挑战。为解决复杂系统配置面临的问题,具有一定程度智能性的自配置系统正成为研究热点。本文针对基于政策的自配置系统框架,提出该类系统的形式化描述模型,在该系统模型的基础上可将系统的自配置行为描述为系统内部的状态转移过程,从而能对自配置系统的性质进行分析与验证。最后通过配置实例对提出的自配置系统进行分析,验证系统具备的性质。     

安全协议自动验证工具的状态空间剪枝

串空间模型是分析安全协议的一种实用、直观和严格的形式化方法。概述基于该模型结合使用定理证明和模型检测技术开发的安全协议验证工具AVSP的体系结构，提出一些剪枝规则对状态搜索空间进行剪枝。通过Needham-Schroeder安全协议的弱一致性认证属性验证过程来表明这些状态搜索空间剪枝规则可有效缩小状态搜索空间，防止状态空间爆炸。