安全协议UML模型的SPIN分析

统一建模语言(UML)是设计和建模安全协议的常用方法,但UML缺少精确的语义,不能对协议模型作进一步分析和验证;Promela是一种具有精确语义的形式化语言,通过Promela规范给协议的UML模型赋予精确语义可以结合两者的优势,提出一种将安全协议UML模型转换成Promela规范的方法,定义了     

一种UML状态图模型检测方法

为在开发过程早期发现系统设计的各种错误与不一致,提出一种UML状态图模型检测方法,用于验证设计模型与需求规约间的一致性.该方法通过元组定义UML状态图的主要元素,给出状态图的中间表示形式SC.基于SC上定义的操作语义,该方法将状态图转换为具有KRIPKE语义结构的状态迁移系统,并将系统需满足的性质表示为线性时序逻辑公式...     

业务过程建模及其形式化验证

针对业务过程建模复杂、模型一致性难以保证的问题,提出一种求精式业务过程建模及其形式化验证方法.结合语义本体技术、基于统一建模语言(UML)的扩展机制,实现对业务过程中的不同关注点进行多视角地可视化建模.业务过程建模是一个“整体抽象过程→声明式过程→命令式过程”多阶段的求精过程.引入环境本体的概念,以软件交互对环境状态的影响来描述软件行为和能力,并在此基础上给出了模型相关定义及其形式化语义.结合一个简化的产品交易系统实例详细论述如何采用声明式形式化语言Alloy进行业务过程模型定义和模型求精的形式化验证.实例表明,采用分阶段求精式业务过程建模方法,并围绕模型语义通过Alloy语言进行形式化验证,可以有效地提升建模过程的灵活性和保证模型规范的一致性.     

模型检测与定理证明相结合开发并验证高可信嵌入式软件

首先将软件的UML状态机模型转换为模型检测工具MOCHA的输入语言REACTIVEMODULES,在MOCHA中进行正确性验证,利用模型检测工具针对错误情况给出的反例路径,尽早修改软件的UML设计模型;然后将已验证过的UML模型转换为定理证明工具B方法的抽象规约,利用B方法的精化、验证及代码生成功能,直接生成正确的C代码。并给出了从UML状态机到REACTIVE MODULES建模语言及B AMN抽象规约的转换规则。实验结果表明,该方法可在软件工程中有效地提高高可信嵌入式软件开发和验证的效率。     

基于场景的并发系统需求验证方法研究

为验证并发系统需求设计的正确性,提出一种基于场景的并发系统需求验证方法.首先,用UML顺序图建模并发系统需求场景,通过定义顺序图的操作语义及转换规则,将顺序图的XML描述文件自动转换为Promela程序,而后将描述系统需求的Promela程序和描述系统规约的线性时序逻辑作为模型检测器SPIN的输入,用模型检测的方法自动...     

基于指称语义的UML序列图的形式化分析

统一建模语言UML是当前软件工程领域的研究热点,提供了多种图元从不同角度和应用层次刻画系统的特性以及复杂的运行环境,其中包括大量具有模糊、稀疏语义的标准元素.本文针对UML半形式化的特点主要研究如何采用指称语义学方法对UML序列图进行形式化描述,以提高UML序列图语义的准确性.本文采用指称语义学方法定义了UML序列图的...     

基于Object-Z的带OCL约束的UML类图形式化描述

UML2．0OCL是基于一阶谓词逻辑和集合论的形式化语言,用它对UML类图进行条件约束后,类图便具备了严格的语法和精确的语义,同时也具备了演绎验证的基本条件．但由于目前的建模工具还无法对缺乏精确语义的UML类图进行有效的演绎验证,因此提出了将带OCL约束的UML类图通过Object—Z进行形式化描述的方法,这样便可以充分利用Object—Z强大的演绎验证能力来验证UML类图的正确性和是否具有某种性质等。     

整体与部分关系中的语义传播机制研究

为了用UML严格、准确表示领域模型中整体与部分关系间的语义传播,从整体与部分关系的语义特征出发研究整体与部分关系之间的属性值的传播机制;从对象的生命周期出发,详细分析研究部分对象和整体对象之间的依赖关系,进而研究其操作的传播机制。在此基础上,分析研究UML在表示这些语义传播机制时的不足,扩展UML使其能可视化地描述整体与部分关系之间的语义传播机制,同时用代数理论形式化地定义它们,为准确建立领域模型以及后续的设计及实现莫定了较好的基础。     

用Z语言描述排课问题的形式化模型

为了使目标软件系统具有较高的可靠性和正确性、并易于维护,在系统的需求规格说明中引入了形式化方法.使用面向对象的形式规格说明语言Z,以一个复杂的NP完全问题——排课问题为例,描述了构建一个排课系统的形式化模型的过程,并用Java实现了模型中的一个实例.结果表明,形式化模型能够精确地定义和描述目标系统的数据模型、状态和操作,大大提高系统设计和开发的质量.     

硬件安全门级细粒度形式化验证方法

针对硬件设计长期缺乏有效的安全验证方法问题,提出了一种硬件安全门级细粒度形式化验证方法．该方法使用形式化语言在逻辑门层面上描述硬件电路的安全属性,构造包含安全属性跟踪逻辑的形式化语义语句,从而将硬件设计转化为电路语义模型,并结合霍尔逻辑三元组理论构造用于验证该模型安全属性的定理．定理的证明过程是以人机交互的方式在定理证明器环境下验证定理的合理性．实验结果表明,该方法能够形式化地遍历电路语义模型的状态空间,精确验证不同输入状态下电路语义模型的安全性．该方法通过构造安全属性跟踪逻辑提高了验证的精确性,结合定理证明提高了验证覆盖率,能够有效地验证硬件设计的安全性．     

UML statechart based rigorous modeling of real-time system

Rigorous modeling could ensure correctness and could verify a reduced cost in embedded real-time system development for models. Software methods are needed for rigorous modeling of embedded real-time systems. PVS is a formal method with precise syntax and semantics defined. System modeled by PVS specification could be verified by tools. Combining the widely used UML with PVS, this paper provides a novel modeling and verification approach for embedded real-time systems. In this approach, we provide 1 ) a time-extended UML statechart for modeling dynamic behavior of an embedded real-time system ; 2) an approach to capture timed automata based semantics from a timed statechart; and 3 ) an algorithm to generate a finite state model expressed in PVS specification for model checking. The benefits of our approach include flexibility and user friendliness in modeling, extendability in formalization and verification content, and better performance. Time constraints are modeled and verified and is a highlight of this paper.     

基于统一建模语言的软件体系结构描述

系统设计以及整个软件系统结构的重用是支持大规模软件重用的关键。目前对软件体系结构的研究主要集中在软件体系结构的分析,描述等方面。利用统一建模语言的扩充机制,以统一建模语言为基础,将软件体系结构当前主流的面向对象软件开发方法相结合,给出了软件体系结构的核心模型,并从多个视图描述了软件体系结构。这样,就可在软件开发方法中和软件体系结构,也可利用开发方法众多的支持工具。     

Integrating object-oriented methods and formal methods for requirement engineering

High quality software requirement specification is crucial for a software development. Although much efforts and research works have been done to address the problem, the errors in user requirement are still prevent us from developing high quality software. To address the problem, this paper proposes integrating graphical specification technique UML with formal specification technique to construct user requirement specification. We also present a prototype tool to perform the automatic translation from UML specification into Object-Z specification.     

UML图转有色Petri网图文法

为解决由于UML（Unified Modeling Language）缺少精准的语义表达,使其在系统建模过程中不能给出形式化的验证和分析的问题,提出了UML模型转Petri网模型的图文法,利用Petri网的分析验证技术,实现了对UML模型的正确性验证。在设计阶段即发现系统的缺陷,从而减少软件开发后期发现设计的错误而带来的损失,提高系统的正确性和安全性。实验表明了该转换算法的有效性。     

基于IDEF和UML的虚拟装配系统建模

为了解决复杂虚拟装配系统的系统建模问题,在分析IDEF和UML建模方法优缺点的基础之上,提出了一种两者相结合的系统建模方法.首先利用IDEF建立系统的功能模型、信息模型和过程模型,再根据IDEF和UML模型之间的映射机制,将IDEF模型转换为UML模型,从而完成系统从需求分析、功能设计、对象设计直至软件实现的整个过程.该方法能有效弥补单纯采用IDEF方法建模或UML方法建模的缺陷,实践证明在虚拟装配系统建模中具有重要的应用价值.     

基于CPN的UML2.0形式化建模

UML作为一种半形式化建模语言,很难对系统进行动态的仿真与性能评价。基于着色Petri网（CPN）拥有严格的数学理论基础,能够对系统进行图形化的模拟与分析,提出了一种UML的形式化建模方法。对UML2.0顺序图中opt等操作符给出了对应CPN图形的转化规则,实现了用CPN模型描述UML2.0的用例图与顺序图的目的。以一个简单的UML2.0顺序图进行验证,结果表明所提方法是有效的。     

计算的模型:图灵机与Petri网

形式化的软件开发方法是建立在严格数学基础上的,其目标是通过严格的分析、验证发现软件设计及开发过程中的模糊性和不完备性,以达到对软件质量的有效控制。Petri网是形式化软件开发的一种很好的描述工具,它在描述异步并发的环境、模型验证等方面有着独到之处;图灵机是迄今为止计算能力最强的计算模型,在理论层面上有着其他模型不可替代的重要作用,它深刻地刻画了物理世界的可识别与可判定2个重要的概念。文章给出了这2种计算模型的一些基本概念、结论以及解决问题的主要方法。最后,用交通管理系统为例说明形式化方法的运用。