Önellenőrzés és futásidejű verifikáció számítógépes programokban = Self-checking and run-time verification in computer programs

Majzik, István and Csertán, György and Huszerl, Gábor and Pataricza, András and Pintér, Gergely and Varró, Dániel (2007) Önellenőrzés és futásidejű verifikáció számítógépes programokban = Self-checking and run-time verification in computer programs. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 46527_ZJ1.pdf Download (190kB)

Abstract

A kutatás eredménye egy olyan, futásidejű hibadetektálásra alkalmas módszerkészlet kidolgozása számítógépes programokhoz, amely formálisan megalapozott és illeszkedik a modell alapú tervezési folyamathoz. A futásidejű verifikáció matematikai alapja egy általunk definiált, UML állapottérképekhez illesztett temporális logikai nyelv (SC-LTL) valamint az ehhez kidolgozott gyors és kis erőforrásigényű ellenőrzési algoritmus. Az ellenőrzést megvalósító forráskód részletek (assertions) generálására automatikus kódgenerátort fejlesztettünk. A módszerkészlet alapján a futásidejű verifikáció két szinten végezhető el: (1) A fejlesztés korai fázisaiban (a követelményanalízis után) a tervező a program biztonságos működéséhez tartozó követelményeket formalizálja az SC-LTL temporális logika segítségével. Ezeket futásidőben a programba illesztett kódrészletek segítségével ellenőrizzük. Így a későbbi fejlesztési fázisokban előforduló tervezési hibák következményei is kimutathatók. (2) A fejlesztés előrehaladtával rendelkezésre álló részletes viselkedési modell mint referencia alapján történik a program állapot- és akciószekvenciáinak teljes ellenőrzése, a modellből szintén automatikusan generált, futásidejű monitorozást biztosító úgynevezett watchdog kód segítségével. Ennek célja elsősorban az implementációs hibák és a működési hibák (tranziens hardver hibák) felderítése. A hibadetektálás módszerkészletét kiegészítettük a hibakezelés modellezésére és verifikációjára szolgáló eljárásokkal. | The main result of the research is the elaboration of a set of methods that can be applied for the run-time verification of computer programs. These methods are formally proven and fit well to the model based software development process. The mathematical basis of run-time verification is our temporal logic language (SC-LTL) that is based on UML statechart diagrams, and the corresponding fast and low resource-demanding checker algorithm. To derive the assertions (i.e., the program code snippets that implement the checking), we have developed an automatic source code generator. On the basis of this set of methods, run-time checking of program execution is supported at two levels: (1) In the early phases of development the designer can formalize the program safety and liveness requirements using SC-LTL. These requirements are checked in run-time by the automatically generated assertions. This way design errors introduced in later design phases can also be detected. (2) The full checking of the state- and action sequences of program execution is based on a detailed design model constructed in the last development phases. The run-time monitoring is performed by a so-called watchdog code that is generated from the fully elaborated statechart model automatically. This is able to detect both implementation and operational errors. To complete the error detection framework, we proposed a statechart based method for the modeling and verification of run-time exception handling.

Actions (login required)

Edit Item