Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-02T21:58:30Z No. of bitstreams: 1 WashingtonCavalcanteDaSilva_DISSERT.pdf: 19392258 bytes, checksum: a56a3a92ea29a494f3f687951927abd8 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-09T12:29:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 WashingtonCavalcanteDaSilva_DISSERT.pdf: 19392258 bytes, checksum: a56a3a92ea29a494f3f687951927abd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T12:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WashingtonCavalcanteDaSilva_DISSERT.pdf: 19392258 bytes, checksum: a56a3a92ea29a494f3f687951927abd8 (MD5) Previous issue date: 2018-05-28 / A lógica linear (LL) tem se consolidado como um bom arcabouço para especificar sistemas computacionais, uma vez que fórmulas podem ser interpretadas como recursos que podem ser consumidos e/ou produzidos. Além disso, do ponto de vista da Teoria da Prova, a LL reconcilia o aspecto construtivo da lógica intuicionista com a simetria da lógica clássica. Desta maneira, é possível, de uma forma mais flexível, modelar estados de um sistema como fórmulas lógicas, e as transições entre esses estados como etapas na construção de uma prova. No entanto, a busca por provas, em geral, não é determinística, pois existem diferentes maneiras de se provar a mesma proposição. Visando reduzir esse problema, um sistema de provas focado pode ser utilizado nesse processo de busca. A grosso modo, um sistema focado considera provas em forma normal, reduzindo assim as ocorrências de provas não essenciais que são sintaticamente diferentes, mas equivalentes no final do processo. Neste trabalho, é apresentada a prova da completude de um sistema focado para a LL, bem como outras propriedades essenciais desse sistema. Além disso, o sistema focado será utilizado para especificar e verificar protocolos de votação, que definem como deve ser escolhido um candidato, feita uma contagem de votos, e divulgado o resultado de uma eleição. Para que isso seja possível, dois protocolos de votação serão especificados formalmente utilizando sistemas de transição de estados, que modelam de forma natural os estados e comportamento de tais protocolos. Junto a isso, para cada sistema, uma especificação em LL será definida e demonstrada que é correta, ou seja, que um passo focado representa uma determinada transição no sistema de estados modelado. Por fim, propriedades inerentes aos protocolos de votação, como a garantia de que o resultado da eleição reflete o desejo dos eleitores, serão apresentadas e demonstradas através de derivações no sistema focado. / Linear logic (LL) has been consolidated as a good framework for specifying computational systems, since formulas can be interpreted as resources that can be consumed and / or produced during a proof. From the point of view of Proof Theory, LL reconciles the constructive aspect of intuitionistic logic with the symmetry of rules in classical logic. Hence, LL offers a more flexible way to model states of a system as well as transitions among those states. We note that the proof search procedure is inherently non-deterministic since there are different ways of proving the same proposition. In order to tame this problem, focused systems have been proposed aiming at reducing the number of choices during the proof search procedure. Roughly, a focused system considers normal form proofs, thus eliminating the occurrences of nonessential proofs that are syntactically different but equivalent. In this work, we present the proof of the completeness of a focused system for LL as well as some other essential properties of this system. In addition, we use the focused system for specifying and verifying voting protocols. Such systems define how a candidate is chosen by tallying votes and computing the final result of an election. We formally specify two voting protocols using transition systems, which naturally model the states and behavior of such protocols. For each system, an encoding in LL is defined and we show that our specification is correct: a focused step corresponds exactly to a transition in the modeled system. Finally, we verify important properties of the voting protocols such as the fact that the system ensures that the election result reflects the voters’ desire.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-22T19:52:23Z No. of bitstreams: 1 ANA EMÍLIA VICTOR BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2007..pdf: 1669761 bytes, checksum: f47054507fe9200c8d1d56d2848ae276 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T19:52:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANA EMÍLIA VICTOR BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2007..pdf: 1669761 bytes, checksum: f47054507fe9200c8d1d56d2848ae276 (MD5) Previous issue date: 2007-04-20 / Capes / Neste trabalho propomos uma técnica que visa detectar violações de propriedades comportamentais automaticamente durante a execução de sistema de software concorrentes. A técnica foi inspirada na metodologia de desenvolvimento Design by Contract (DbC). DbC permite que os desenvolvedores adicionem aos programas asserções para que sejam verificadas em tempo de execução. O uso de asserções para expressar propriedades de programas concorrentes (multithreaded)eparalelos, entretanto,não ésuficiente. Nesses sistemas,muitas das propriedades comportamentais de interesse, como vivacidade e segurança, não podem ser expressas apenas com asserções. Essas propriedades requerem o uso de operadores temporais. Neste trabalho, utilizamos Lógica Linear Temporal (Linear Time Logic - LTL) para expressar o comportamento desejado. Para dar suporte a checagem do comportamento dos programas em tempo de execução, propomos uma técnica baseada em Programação Orientada a Aspectos, que permite que o programa seja continuamente monitorado (o comportamento é checado através do uso de autômatos que permite a deteção de comportamentos inesperados). Associada a cada propriedade comportamental existe um conjunto de pontos de interesse do código-fonte que devem obedece-la. Esses pontos são então monitorados durante a execução do sistema através do uso de aspectos. Entre outros benefícios, a técnica permite que o sistema de software alvo seja instrumentado de maneira não intrusiva, sem alterar o código-fonte — particulamente, nenhum código do software alvo deve ser modificado para execução da monitoração. Para validar este trabalho, desenvolvemos como prova de conceitos um protótipo que implementa a técnica e permite a monitoração de programas Java multi-threaded, chamado DesignMonitor. Essa ferramenta é apresentada e discutida através de um estudo de caso para demonstrar a aplicação da técnica / In this work we propose and develop a technique that allows to detect the violation of behavior properties of concurrent systems. The technique was inspired by the Design by Contract (DbC) programming methodology, which proposes the use of assertions and their evaluation at runtime to check programs behavior. The use of simple assertions to express properties of concurrent and parallel programs, however, is not sufficient. Many of the relevant properties of those systems,s uch as liveness and security, can not be expressed with simple assertions. Thesepropertiesrequiretheuseof temporal operators. In our work, we used Linear Time Logic (LTL) to specify the expected behavior. To support the runtime checking of the program against the expected behavior, we propose a technique, based on Aspect-Oriented Programming, that allows the program to be continuously monitored (behavior is checked against automata that allows the detection of unexpected behaviors). Each property is mapped to a set of points of interest in the target program. Those points are then monitored during the system execution through aspects. Among other benefits, the technique allows the instrumentation of the target software to be performed automatically and in a non-intrusive way — in particular, no code must be changed toturn monitoring on or off. To validate the work, we developed a proof of concept prototype tool that implements the technique and allows the monitoring of multi-threaded Java programs, called DesignMonitor. The tool was used in case study that has allowed the evaluation and the discussion of practical issues related with the technique.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a method for qualitative and quantitative analysis of WorkFlow nets based on the proof trees of linear logic, and an approach for the verification of workflow specifications in UML through the transformation of UML Activity Diagrams into WorkFlow nets. The qualitative analysis is concerned with the proof of soundness correctness criterion defined for WorkFlow nets. The quantitative analysis is based on the computation of symbolic dates for the planning of resources used to handle each task of the workflow process modeled by a t-Time WorkFlow net. For the verification of the specifications of workflow processes mapped into UML Activity Diagrams are presented formal rules to transform this ones into WorkFlow nets. In this context is proposed the analysis and correction of critical points in UML Activity Diagrams through the analysis of proof trees of linear logic. The advantages of such an approach are diverse. The fact of working with linear logic permits one to prove the correctness criterion soundness in a linear time without considering the construction of the reachability graph, considering the proper structure of the WorkFlow net instead of considering the corresponding automata. Moreover, the computation of symbolic dates for the execution of each task mapped into the t-Time WorkFlow net permits to plan the utilization of the resources involved in the activities of the workflow process, through formulas that can be used for any case handled by the correspondent workflow process, without to examine again the process to recalculate, for each new case, the dates of start and conclusion for the activities involved in the process. Regarding the verification of workflow processes mapped into UML Activity Diagrams, the major advantage of this approach is the transformation of a semi-formal model into a formal model, such that some properties, like soundness, can be formally verified. / Este trabalho apresenta um método para a análise qualitativa e quantitativa de Work- Flow nets baseado nas árvores de prova canônica da lógica linear e uma abordagem para a verificação de especificações de processos de workflow em UML através da transformação de Diagramas de Atividades da UML em WorkFlow nets. A análise qualitativa refere-se à prova do critério de corretude soundness definido para WorkFlow nets. Já a análise quantitativa preocupa-se com o planejamento de recursos para cada atividade de um processo de workflow mapeado em uma t-Time WorkFlow net e baseia-se no cálculo de datas simbólicas para o planejamento de recursos utilizados na realização de cada tarefa do processo de workflow. Para a verificação das especificações de processos de workflow mapeados em Diagramas de Atividades da UML são apresentadas regras formais para transformar estes diagramas em WorkFlow nets. Neste contexto também é proposta a análise e correção de pontos críticos em Diagramas de Atividades da UML através da análise de árvores de prova canônica da lógica linear. As vantagens das abordagens apresentadas neste trabalho são diversas. O fato de trabalhar com lógica linear permite provar o critério de corretude soundness em tempo linear e sem que seja necessária a construção de um grafo das marcações acessíveis, considerando diretamente a própria estrutura da WorkFlow net, ao invés de considerar o seu autômato correspondente. Além disso, o cálculo de datas simbólicas correspondentes à execução de cada tarefa mapeada em uma t-Time WorkFlow net permite planejar a utilização dos recursos envolvidos nas atividades do processo de workflow, através de fórmulas que podem ser utilizadas por qualquer caso tratado pelo processo de workflow correspondente, sem que seja necessário percorrer novamente o processo de workflow inteiro para recalcular, para cada novo caso, datas de início e término das atividades envolvidas no processo. Já no que diz respeito à verificação de processos de workflow mapeados em Diagramas de Atividades da UML, a principal vantagem desta abordagem é a transformação de um modelo semi-formal em um modelo formal, para o qual algumas propriedades, como soundness, podem ser formalmente verificadas. / Mestre em Ciência da Computação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work formalizes four methods based on Linear Logic for the verification of interorganizational workflow processes modelled by Interorganizational Workflow nets, which are Petri nets that model such processes. The first method is related to the verification of the Soundness criteria for interorganizational workflow processes. The method is based on the construction and analysis of Linear Logic proof trees, which represent the local processes as much as they do the global processes. The second and third methods are related, respectively to Soundness criteria verification, Relaxed Soundness and Weak Soundness for the interorganizational workflow processes. These are obtained through the analysis of reutilized Linear Logic proof trees that have been constructed for the verification of the Soundness criteria. However, the fourth method has the objective of detecting the deadlock free scenarios in interorganizational workflow and is based on the construction and analysis of Linear Logic proof trees, which initially takes into consideration the local processes and communication between such, and thereafter the candidate scenarios. A case study is carried out in the context of a Web services composition check, since there is a close correlation between the modelling of the interorganizational workflow process and a Web services composition. Therefore, the four methods proposed in the interorganizational workflow process context, are applied to a Web services composition. The evaluation of the obtained results shows that the reutilization of Linear Logic proof trees initially constructed for verifying the Soundness criteria, in fact occurs in the context of verifying the Relaxed Soundness andWeak Soundness criteria. In addition, the evaluation shows how the Linear Logic sequents and their proof trees explicitly show the possibilities for existing collaborations in a Web service composition. An evaluation that takes into account the number of constructed linear logic proof trees shows that this number can be significantly reduced in the deadlock-freeness scenarios detection method. An approach for resource planning based on the symbolic date calculation, which considers data extracted from Linear Logic proof trees is presented and validated through simulations performed on the CPN tools simulator. Two approaches for the monitoring of deadlockfreeness scenarios are introduced and show how data obtained from the Linear Logic proof trees can be used to guide the execution of such scenarios. / Este trabalho formaliza quatro métodos baseados na Lógica Linear para verificação de processos de workflow interorganizacionais modelados por WorkFlow nets interorganizacionais, que são redes de Petri que modelam tais processos. O primeiro método está relacionado com a verificação do critério de correção Soundness para processos de workflow interorganizacionais. O método é baseado na construção e análise de árvores de prova da Lógica Linear que representam tanto os processos locais quanto o processo global. O segundo e terceiro métodos estão relacionados, respectivamente, com a verificação dos critérios de correção Relaxed Soundness e Weak Soundness para processos de workflow interorganizacionais, e são obtidos através da análise de árvores de prova da Lógica Linear reutilizadas, construídas para a prova do critério de correção Soundness. Já o quarto método tem por objetivo a detecção dos cenários livres de deadlock em processos de workflow interorganizacionais e é baseado na construção e análise de árvores de prova da Lógica Linear que consideram, inicialmente, os processos locais e as comunicações entre estes e, posteriormente, os cenários candidatos. Um estudo de caso é realizado no contexto da verificação de composições de serviços Web, uma vez que há uma relação estreita entre a modelagem de um processo de workflow interorganizacional e uma composição de serviços Web. Assim, os quatro métodos propostos no contexto dos processos de workflow interorganizacionais são aplicados a uma composição de serviços Web. A avaliação dos resultados mostra que o reuso de árvores de prova da Lógica Linear construídas inicialmente para a prova do critério de correção Soundness de fato ocorre no contexto da verificação dos critérios de correção Relaxed Soundness e Weak Soundness. Além disso, a avaliação mostra como os sequentes da Lógica Linear e suas árvores de prova explicitam as possibilidades de colaboração existentes em uma composição de serviços Web. Uma avaliação que leva em conta o número de árvores de prova da Lógica Linear construídas mostra que este número pode ser significativamente reduzido no método para detecção de cenários livres de deadlock. Uma abordagem para planejamento de recursos, baseada no cálculo de datas simbólicas, que considera dados extraídos de árvores de prova da Lógica Linear, é apresentada e validada através de simulações realizadas no simulador CPN Tools. Duas abordagens para a monitoração dos cenários livres de deadlock são introduzidas e mostram como dados obtidos nas árvores de prova da Lógica Linear podem ser utilizados para guiar a execução de tais cenários. / Doutor em Ciência da Computação