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基于假设的运行时验证。 (英语) 兹伯利07683090

摘要:运行时验证是一种轻量级的自动验证技术。我们介绍基于假设的运行时验证框架,能够监测部分可观测系统。该框架利用对被审查系统行为的假设,对其不可观察或未来的行为进行推理。规范用命题线性时态逻辑(LTL)表示,其中包含未来和过去时态运算符,而假设则在Fair Kripke Structures中描述。支持静态或动态观测值集。监视器也可重置的即能够在输入轨迹的任意位置评估规范。我们给出了该框架的形式化,以及一系列可由二进制决策图有效实现的监控算法。作为副产品,我们还为Past-time LTL提出了一种新的基于自动机的监控器构造,这是一种仅包含过去时态操作符的LTL变体。我们证明了所有相关算法的正确性。该框架在NuRV中实现,是nuXmv(数字)模型检查器。它综合了隐式或显式监控器,可以在线或离线模式部署。显式监控器是编程语言(包括C、C++、Java和Common Lisp)中的可嵌入代码。特别是,监控器可以生成为SMV模型,其正确性和其他属性可以在中进行验证nuXmv(数字)使用Dwyer的LTL模式的基准,我们展示了符号方法和生成的监控器的效率,以及该方法的可行性和有效性。一些监测器在某些假设下具有预测性。

理学硕士:

68倍 计算机科学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Aceto L、Achilleos A、Francalanza A、Ingólfsdóttir A、Lehtinen K(2019)《可监测性操作指南》。收录于:Ùlveczky PC,Salaün G(eds)LNCS 11724-软件工程和形式化方法(SEFM 2019)。查姆施普林格,第433-453页。doi:10.1007/978-3-030-30446-1_23
[2] Arafat O、Bauer A、Leucker M、Schallhart C(2005)《运行时验证》再次讨论。技术报告TUM-I0518,慕尼黑慕尼黑理工大学
[3] Azzopardi S,Colombo C,Pace GJ(2016)一种结合静态和动态验证技术的基于模型的方法。在:Margaria T,BernhardS(ed)LNCS 9952利用正式方法、验证和验证的应用(ISoLA 2016,第一部分)。施普林格,第416-430页。doi:10.1007/978-3-319-47166-2_29
[4] Barringer H,Havelund K(2011)TraceContract——用于跟踪分析的Scala DSL。In:LNCS 6664-FM 2011:正式方法。柏林施普林格,第57-72页。doi:10.1007/978-3-642-21437-07
[5] Barringer H、Goldberg A、Havelund K、Sen K(2004)《基于规则的运行时验证》。收录:Steffen B,Levi G(eds)LNCS 2937-验证、模型检查和抽象解释(VMCAI)。柏林施普林格,第44-57页。doi:10.1007/978-3-540-24622-05·Zbl 1202.68243号
[6] Barringer H、Rydeheard DE、Havelund K(2007)《运行时监控的规则系统:从鹰到规则》。包含:LNCS 4389-时间验证(RV 2007)。柏林施普林格,第111-125页。doi:10.1007/978-3-540-77395-5_10
[7] Bauer,A。;Falcone,Y.,分散LTL监测,系统设计中的正式方法,48,1-2,46-93(2016)·Zbl 1392.68229号 ·doi:10.1007/s10703-016-0253-8
[8] Bauer,A。;Leucker,M。;Schallhart,C.,《为运行时验证比较LTL语义》,J Logic Compute,20,3,651-674(2010)·Zbl 1213.68363号 ·doi:10.1093/log.com/exn075
[9] Bauer,A。;Leucker,M。;Schallhart,C.,LTL和TLTL的运行时验证,ACM Trans-Softw Eng Methodol,20,4,14-64(2011)·doi:10.1145/2000799.2000800
[10] Bernasconi A,Menghi C,Spoletini P,Zuck LD,Ghezzi C(2018)从模型检查到部分模型的时间证明。收件人:Cerone A,Roveri M(eds)LNCS 10469-软件工程和形式方法(SEFM 2017)。查姆施普林格,第54-69页。doi:10.1007/978-3-319-66197-14·Zbl 1420.68118号
[11] Bertot Y,Castéran P(2013)交互式定理证明和程序开发。Coq'Art:归纳结构的微积分。柏林施普林格。doi:10.1007/978-3-662-07964-5
[12] Bittner B、Bozzano M、Cimatti A、Olive X(2012)可诊断性可观测性要求的符号合成。2012年7月22日至26日,加拿大安大略省多伦多,第二十六届AAAI人工智能会议记录。http://www.aaai.org/ocs/index.php/aaai/AAAI12/paper/view/5056
[13] Bozzano M、Cimatti A、Gario M、Tonetta S(2014)使用时间认知逻辑的故障检测和识别组件的形式化设计。In:LNCS 8413-用于系统构建和分析的工具和算法(TACAS 2014)。柏林施普林格,第326-340页。doi:10.1007/978-3-642-54862-8_22
[14] Bozzano M、Cavada R、Cimatti A、Dorigatti M、Griggio A、Mariotti A、Micheli A、Mover S、Roveri M、Tonetta S(2019)nuXmv 2.0.0用户手册。https://es.fbk.eu/tools/nuxmv/downloads/nuxmv-user-manual.pdf
[15] Broy M、Jonsson B、Katoen J-P、Leucker M、Pretschner A(2005)。LNCS 3472基于模型的反应系统测试。doi:10.1007/b137241·Zbl 1070.68088号
[16] Bruns G,Godefroid P(1999)用三值时序逻辑检验部分状态空间的模型。参见:Halbwachs N,Peled DA(eds)LNCS 1633-计算机辅助验证(CAV 1999)。柏林施普林格,第274-287页。doi:10.1007/3-540-48683-6_25
[17] Bryant RE(2018)二元决策图。收录:Clarke EM Jr、Henzinger TA、Veith H、Bloem R(eds)《模型检查手册》。查姆施普林格,第191-217页。数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-10575-87·Zbl 1390.68001号
[18] JR伯奇;克拉克,EM;吉隆坡麦克米兰;迪尔,DL;Hwang,L-J,符号模型检验:(10^{20})状态及其以外,Inf Comput,98,2,142-170(1992)·Zbl 0753.68066号 ·doi:10.1016/0890-5401(92)90017-A
[19] Cavada R、Cimatti A、Dorigatti M、Griggio A、Mariotti A、Micheli A、Mover S、Roveri M、Tonetta S(2014)《nuXmv符号模型检查器》。参见:Biere A,Bloem R(eds)LNCS 8559-计算机辅助验证(CAV 2014)。查姆施普林格,第334-342页。doi:10.1007/978-3-319-08867-9_22
[20] Chen F,Rošu G(2007)MOP:一种高效通用的运行时验证框架。收录于:第22届ACM SIGPLAN年会。美国纽约ACM出版社,第569-588页。doi:10.1145/1297027.1297069
[21] Chen F,Roşu G(2009)参数跟踪切片和监测。In:用于系统构建和分析的LNCS 5505工具和算法(TACAS 2009)。柏林施普林格,第246-261页。doi:10.1007/978-3-642-00768-223·Zbl 1234.68073号
[22] Cimatti A、Tian C、Tonetta S(2019)基于假设的运行时验证,具有部分可观测性和重置。收录:Finkbeiner B,Mariani L(编辑)LNCS 11757-时间验证(RV 2019)。斯普林格,波尔图,第165-184页。doi:10.1007/978-3-030-32079-9_10
[23] Cimatti A、Tian C、Tonetta S(2019)NuRV:运行时验证的nuXmv扩展。收录:Finkbeiner B,Mariani L(编辑)LNCS 11757-时间验证(RV 2019)。斯普林格,波尔图,第382-392页。doi:10.1007/978-3-030-32079-9_23
[24] 克拉克,EM;格伦伯格,O。;Hamaguchi,K.,《LTL模型检查的另一种观点》,《形式方法系统设计》,10,1,47-71(1997)·doi:10.1023/A:1008615614281
[25] Clarke EM、Henzinger TA、Veith H、Bloem R(2018)。模型检查手册。doi:10.1007/978-3-319-10575-8·Zbl 1390.68001号
[26] Coble AR(2010)《匿名、信息和机器辅助证明》。技术报告UCAM-CL-TR-785,剑桥大学计算机实验室。https://www.cl.cam.ac.uk/techreports/UCAM-cl-TR-785.pdf
[27] 哥伦比亚特区科伦坡。;Falcone,Y.,《使用全球时钟在分布式系统上组织LTL监控器》,《形式方法系统设计》,49,1,109-158(2016)·Zbl 1380.68272号 ·doi:10.1007/s10703-016-0251-x
[28] Du X,Liu Y,Tiu AL(2015)LTL中定量政策的跟踪长度独立运行时监控。收录于:Björner N,de Boer F(eds)LNCS 9109-FM 2015:形式方法。查姆施普林格,第231-247页。doi:10.1007/978-3-319-19249-915·Zbl 1427.68167号
[29] Dwyer MB、Avrunin GS、Corbett JC(1999)有限状态验证的属性规范模式。摘自:《第21届软件工程国际会议论文集》,纽约ACM出版社,第411-420页。数字对象标识代码:10.1145/302405.302672
[30] Emerson El,Lei C-L(1986)广义公平约束下的时间推理。收录于:Monien B,Vidal-Naquet G(编辑)LNCS 210-计算机科学理论方面(STACS 1986)。柏林施普林格,第21-36页。doi:10.1007/3-540-16078-7_62·Zbl 0614.03023号
[31] Falcone,Y。;Havelund,K。;Reger,G.,《运行时验证教程》,Eng Depend Softw Syst,34,141-175(2013)·doi:10.3233/978-1-61499-2007-3141
[32] Falcone Y,Krstic S,Reger G,Traytel D(2018)运行时验证工具分类法。收件人:科伦坡C,Leucker M(eds)LNCS 11237-时间验证(RV 2018)。查姆施普林格,第241-262页。doi:10.1007/978-3-030-03769-7_14
[33] Fauri D、dos Santos DR、Costante E、den Hartog J、Etalle S、Tonetta S(2017)《从系统规范到异常检测》(及其后)。参见:2017年网络物理系统安全和PrivaCy研讨会会议记录。纽约ACM出版社,第13-24页。数字对象标识代码:10.1145/3140241.3140250
[34] Fuxman AD(2001)早期需求规范的形式化分析。多伦多大学博士论文。https://tspace.library.utoronto.ca/handle/1807/15905
[35] Genc,S。;Lafortune,S.,部分观测离散事件系统中事件发生的可预测性,Automatica,45,2,301-311(2009)·兹比尔1158.93366 ·doi:10.1016/j.automatica.2008.06.022
[36] Genc,S。;Lafortune,S.,部分观测下离散事件系统的可预测性,IFAC Proc,39,13,1461-1466(2006)·doi:10.3182/20060829-4-CN-2909.00243
[37] MJC戈登;Melham,TF,HOL简介(1993),高阶逻辑的定理证明环境:剑桥大学出版社,纽约·Zbl 0779.68007号
[38] Graf S、Peled DA、Quinton S(2011)使用知识监测分布式系统。In:Bruni R,Dingel J(eds)LNCS 6722-分布式系统的形式化技术(FMOODS/FORTE 2011)。柏林施普林格,第183-197页。数字对象标识代码:10.1007/978-3642-21461-5_12
[39] Halpern Joseph Y,Vardi Moshe Y(1989)关于知识和时间的推理的复杂性。I.下限。计算机系统科学杂志38(1):195-237。doi:10.1016/0022-0000(89)90039-1·Zbl 0672.03015号
[40] Havelund K,Peled DA(2018)《从命题到一阶时序逻辑的运行时验证》。In:LNCS 11237-时间验证(RV 2018)。查姆施普林格,第90-112页。doi:10.1007/978-3-030-03769-7_7
[41] Havelund K,Rošu G(2002)《安全性能综合监测器》。收录:Katoen J-P,Stevens P(eds)LNCS 2280——系统构建和分析的工具和算法(TACAS 2002)。柏林施普林格,第342-356页。doi:10.1007/3-540-46002-024·Zbl 1043.68534号
[42] Havelund,K。;Rošu,G.,运行时验证工具Java PathExplorer概述,形式方法系统Des,24,2,189-215(2004)·Zbl 1073.68549号 ·doi:10.1023/B:FORM.00000017721.39909.4b
[43] Havelund K、Peled DA、Ulus D(2017),BDD的一阶时序逻辑监测。In:计算机辅助设计中的形式化方法(FMCAD 2017)。IEEE,第116-123页。doi:10.23919/FMCAD.2017.8102249
[44] Havelund,K。;佩利德,DA;Ulus,D.,BDD的一阶时序逻辑监测,形式方法系统设计,2,3,117-23(2019)·Zbl 1506.68055号 ·doi:10.1007/s10703-018-00327-4
[45] Henzinger TA,Ege SN(2020)假设下的可监测性。收录:Deshmukh J,Nickovic D(eds)LNCS 12399-时间验证(RV 2020)。查姆·斯普林格,第3-18页。doi:10.1007/978-3-030-60508-71
[46] Hurd J(2003)概率算法的形式验证。技术报告UCAM-CL-TR-566,剑桥大学计算机实验室。https://www.cl.cam.ac.uk/techreports/UCAM-cl-TR-566.pdf
[47] 贾拉(Jhala,R.)。;Majumdar,R.,软件模型检查,ACM Compute Surv CSUR,41,4,1-54(2009)·Zbl 1507.68188号 ·数字对象标识代码:10.1145/1592434.1592438
[48] Kaufmann M,Manolios P,Strother MJ(2000)《计算机辅助推理:一种方法》,形式方法进步第3卷。波士顿斯普林格
[49] Kesten Y,Pnueli A,Raviv L(1998)线性时序逻辑规范的算法验证。收录:Larsen KG、Skyum S、Winskel G(编辑)LNCS 1443-自动机、语言和编程(ICALP 1998)。柏林施普林格,第1-16页。doi:10.1007/BFb0055036
[50] Kleene,SC,《元数学导论》(1971),纽约:Wolthers-Noordhoff,纽约
[51] Laroussinie F,Markey N,Schnoebelen P(2002)《可遗忘过去的时间逻辑》。摘自:第17届IEEE计算机科学逻辑研讨会论文集(LICS 2002)。IEEE计算机学会,第383-392页。doi:10.1109/LICS.2002.1029846
[52] Leucker M(2013)在模型检查和运行时验证之间滑动。收录:Qadeer S,Tasiran S(eds)LNCS 7687-时间验证(RV 2012)。柏林施普林格,第82-87页。doi:10.1007/978-3642-35632-2_10
[53] Leucker,M。;Schallhart,C.,《运行时验证简介》,J Logic Algebr Program,78,5,293-303(2009)·Zbl 1192.68433号 ·doi:10.1016/j.jlap.2008.08.004
[54] Luo Q,Zhang Y,Lee C,Jin D,O'Neil MP,Serbanuta T-F,Rošu G(2014)RV-Monitor:具有同时属性的高效参数运行时验证。In:Bonakdarpour B,Smolka SA(编辑)LNCS 8734-时间验证(RV 2014)。查姆施普林格,第285-300页。文件编号:10.1007/978-3-319-11164-3_24
[55] Manna,Z。;Pnueli,A.,《反应式和并发系统的时序逻辑:规范》,Springer,纽约(1992)·doi:10.1007/978-1-4612-0931-7
[56] Manna,Z。;Pnueli,A.,《反应系统的时间验证:安全》,Springer,纽约(1995)·doi:10.1007/978-1-4612-4222-2
[57] Mascle C、Neider D、Schwenger M、Tabuada P(2020)《从LTL到rLTL监控:通过稳健语义改进监控能力》。第23届混合系统计算与控制国际会议。ACM,纽约,第1-12页。数字对象标识代码:10.1145/3365365.3382197·Zbl 07300848号
[58] Menghi C,Spoletini P,Ghezzi C(2016)基于自动机的模型检查中的不完整性处理。In:LNCS 9995-FM 2016:正式方法。斯普林格。数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-48989-6
[59] Peled DA,Havelund K(2019)根据可监测性细化时间属性的安全-活性分类。In:模型、思维模式、元:什么、如何以及为什么不?施普林格,第218-234页。文件编号:10.1007/978-3-030-22348-9_14·Zbl 1519.68138号
[60] Pinisetty,S。;Jéron,T。;特里帕基斯,S。;Falcone,Y。;Marchand,H。;Preoteasa,V.,时间属性的预测运行时验证,J Syst Softw,132,353-365(2017)·doi:10.1016/j.jss.2017.06.060
[61] 罗什·G。;Havelund,K.,《基于重写的运行时验证技术》,Autom Softw Eng,12,2,151-197(2005)·doi:10.1007/s10515-005-6205-y
[62] Rozier KY,Schumann J(2017)R2U2:工具概述。Kalpa Publ计算3:138-156。doi:10.29007/5pch
[63] Sampath,M。;Sengupta,R。;Lafortune,S。;Sinnamohideen,K。;Teneketzis,D.,离散事件系统的可诊断性,IEEE Trans Autom Control,40,9,1555-1575(1995)·Zbl 0839.93072号 ·doi:10.1109/9.412626
[64] Schneider K(2001)通过考虑自动机层次结构改进线性时序逻辑的自动机生成。收录:Nieuwenhuis R,Voronkov A(eds)LNAI 2250-编程、人工智能和推理逻辑(LPAR 2001)。柏林施普林格,第39-54页。doi:10.1007/3-540-45653-83·兹比尔1275.68096
[65] Schneider K(2004)《时序逻辑》。在:反应系统的验证-形式化方法和算法。柏林施普林格,第279-404页。doi:10.1007/978-3-662-10778-25·Zbl 1067.68092号
[66] Selyunin K、Jaksic S、Nguyen T、Reidl C、Hafner U、Bartocci E、Nickovic D、Grosu R(2017)《恢复SENT通信协议的运行时监测》。In:Majumdar R,Kunčak V(eds)LNCS 10426计算机辅助验证(CAV 2017,第一部分)。斯普林格。doi:10.1007/978-3-319-63387-9_17
[67] Sistla AP、Zhou M、Zuck LD(2006)《监控非现成组件》。In:Emerson EA,Namjoshi KS(eds)LNCS 3855-验证、模型检查和抽象解释(VMCAI 2006)。柏林施普林格,第222-236页。doi:10.1007/11609773_15·兹比尔1176.68129
[68] Sistla AP,Zefran M,Feng Y(2011)随机动力系统的可监测性。包含:CAV,第720-736页
[69] Tan L,Kim J,Sokolsky O,Lee I(2004)混合嵌入式系统的基于模型的测试和监控。参加:IEEE信息重用和集成国际会议。IEEE,第487-492页。doi:10.1109/IRI.2004.1431508
[70] Tuerk T、Schneider K、Gordon M(2007)使用HOL和SMV检查PSL模型。收录:Bin E、Ziv A、Ur S(编辑)LNCS 4383硬件和软件:验证和测试(HVC 2006)。柏林施普林格,第1-15页。doi:10.1007/978-3-540-70889-6_1
[71] Zhang X,Leucker M,Dong W(2012)《预测语义的运行时验证》。收录:Goodloe AE,Person S(eds)LNCS 7226-NASA正式方法(NFM 2012)。柏林施普林格,第418-432页。doi:10.1007/978-3-642-28891-3_37
[72] 赵,Y。;Oberthür,S。;Kardos,M。;Rammig,FJ,自优化系统的基于模型的运行时验证框架,电子笔记Theor Compute Sci,144,4,125-145(2006)·doi:10.1016/j.entcs.2006.02.008
[73] 赵,Y。;Rammig,F.,基于模型的运行时验证框架,电子笔记理论与计算科学,253,1,179-193(2009)·doi:10.1016/j.entcs.2009.09.035
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