A evolução de sistemas de gerenciamento de tráfego aéreo é pesquisada para suportar o crescimento na demanda por transporte aéreo. Uma alternativa para essa evolução é o aumento no grau de automação. Os sistemas automatizados precisam ser tão seguros quanto os sistemas em operação atualmente. Com o uso de técnicas de especificação e verificação formal é possível avaliar os requisitos de sistemas. Neste trabalho, é proposto um ciclo de especificação formal, que consiste em um conjunto de diretrizes para aplicação de técnicas de métodos formais em requisitos escritos em linguagem natural. O resultado esperado da aplicação deste ciclo é um conjunto de requisitos escritos em linguagem natural verificados formalmente. O ciclo é composto pelas etapas: levantamento de requisitos do sistema e classificação em padrões de especificação; mapeamento dos requisitos para as linguagens de especificação formal LTL (Linear Temporal Logic) e CTL (Computation Tree Logic); verificação formal da especificação com o verificador NuSMV; ajustes na especificação baseada nos resultados da verificação; ajustes nos requisitos baseados nos ajustes na especificação. As diretrizes propostas são definidas com a análise da verificação formal do Automated Airspace Concept (AAC), padrões de especificação e diretrizes para uso do verificador NuSMV. Os resultados esperados são obtidos na aplicação do ciclo de especificação em dois estudos de caso. A principal contribuição do trabalho é o conjunto de diretrizes para elaboração de expressões escritas em linguagem de especificação formal baseadas em requisitos escritos em linguagem natural e que podem ser verificadas formalmente. / Air traffic management systems evolution is being researched to support air transportation demand growth. An evolution alternative is system automation degree increase. Automated systems need to be as safe as current operating systems. It is possible to analyze system requirements with the application of formal specification and formal verification techniques. In this work, a specification cycle is proposed. The specification cycle is a set of guidelines to use formal method techniques on requirements written in natural language. The specification cycle application expected result is a set of formally verified requirements written in natural language. This cycle is comprised of the following stages: system requirements elicitation and specification pattern classification; requirements mapping to LTL (Linear Temporal Logic) and CTL (Computation Tree Logic) formal specification languages; specification formal verification using the NuSMV verifier; formal specification adjustment based on verification results; requirements adjustment based on formal specification adjustment. The proposed guidelines are defined with the Automated Airspace Concept (AAC) formal verification analysis, specification patterns and guidelines for the NuSMV formal verifier use. The expected results are accomplished in the specification cycle application on two study cases. The main contribution of this work is the set of guidelines applied to formulate formally verifiable expressions specified in formal specification languages based on system requirements written in natural language.

Submitted by Luiz Felipe Barbosa (luiz.fbabreu2@ufpe.br) on 2015-03-12T14:30:39Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao Robson Santos Silva.pdf: 2657380 bytes, checksum: e8bfe7912e7136af0fbf6082153115fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-13T12:57:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao Robson Santos Silva.pdf: 2657380 bytes, checksum: e8bfe7912e7136af0fbf6082153115fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T12:57:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Robson Santos Silva.pdf: 2657380 bytes, checksum: e8bfe7912e7136af0fbf6082153115fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / It is well-known that model-driven engineering (MDE) is a software development methodology that focuses on creating and exploiting (specific) domain models. Domain models (conceptually) capture all the topics (for instance, entities and their attributes, roles, and relationships as well as more specific constraints) related to a particular problem. It is common to use domain-specific languages (DSL) to describe the concrete elements of such models. MDE tools can easily build domain-specific languages (DSL), capturing syntactic as well as static semantic information. However, we still do not have a clear way of capturing the dynamic semantics of a DSL as well as checking the domain properties prior to generating the implementation code. Formal methods are a well-known solution for providing correct software, where we can guarantee the satisfaction of desired properties. Unfortunately the available formal methods tools focus almost exclusively on semantics whereas human-machine interaction is "left to the user". Several industries, and in particular the safety-critical industries, use mathematical representations to deal with their problem domains. Historically, such mathematical representations have a graphical appeal. For example, Markov chains and fault-trees are used in safety assessment processes to guarantee that airplanes, trains, and other safety-critical systems work within allowed safety margins. In general, due to the difficulty to obtain correct software, such industries use Commercial Off-The-Shelf (COTS) software or build them specifically to satisfy their needs with a related testing campaign effort. Such DSLs are difficult to capture, using just MDE tools for instance, because they have specific semantics to provide the desired (core) information for the industries that use them. In this sense, given a DSL (L) composed of a syntax and static semantics (SSL), and dynamic semantics (DSL) parts, our work proposes a rigorous methodology for combining the easiness of MDE tools, to capture SSL, with the correctness assured by formal methods, to capture DSL as well and check its properties. This combination is specifically handled in the following way, we capture all aspects of L using formal methods, check the desired properties and adjust if necessary. After that, we automatically translate part of it in terms of constructs of a MDE tool, from which we can build a user-friendly (GUI) front-end very easily (automatically). Finally, we link the front-end code to the automatically synthesized code from the formal dynamic semantics back-end. Although we require the use of a formal methods tool, the distance from the mathematical representations used in industry and the formal methods notation is very close. With this proposed methodology we intend that safety-critical industries create their domain specific software as easy as possible and with the desired static and dynamic properties formally checked. / A Engenharia Dirigida a Modelos ou (MDE—Model-Driven Engineering) é uma metodologia de desenvolvimento de software que se concentra na criação e manipulação de modelos específicos de domínio. É comum o uso de linguagens específicas de domínio (DSL) para descrever os elementos concretos de tais modelos. Ferramentas de MDE podem facilmente construir linguagens específicas de domínio (DSL), capturando seus aspectos sintáticos assim como sua semântica estática. No entanto, ainda não possuem uma forma clara de capturar a semântica dinâmica de uma DSL, assim como a verificação de propriedades de domínio antes da geração de código executável. Métodos formais são tidos como uma solução para prover software correto, onde podemos garantir que desejadas propriedades são satisfeitas. Infelizmente, as ferramentas de métodos formais disponíveis concentram-se quase que exclusivamente na semântica enquanto que a interação homem-computador é "deixada para o usuário". Indústrias em que a segurança é crítica, usam representações matemáticas para lidar com os seus domínios de problemas. Historicamente, essas representações matemáticas têm um apelo gráfico. Por exemplo, Cadeias de Markov e Árvores de Falha. Em geral, devido à dificuldade em obter softwares formalmente verificados, essas indústrias utilizam sistemas comerciais prontos para uso (Commercial Off-the-shelf - COTS) ou os constróem especificamente para satisfazerem as suas necessidades com um esforço considerável em testes. Tais DSLs são difíceis de capturar, usando apenas ferramentas MDE por exemplo, porque possuem uma semântica particular para prover as informações específicas desejadas para as indústrias que as utilizam. Neste sentido, dada uma DSL (L), composta por sintaxe e semântica estática (SSL), e semântica dinâmica (DSL), este trabalho propõe uma metodologia rigorosa para combinar a facilidade de ferramentas MDE em capturar SSL, com a corretude assegurada por métodos formais para capturar DSL e verificar suas propriedades. Esta combinação é especificamente tratada da seguinte maneira: captura-se todos os aspectos de L utilizando métodos formais, verificam-se as propriedades desejadas e as ajustam caso necessário. Em seguida, parte de L é traduzida automaticamente em termos de artefatos para uma ferramenta MDE, a partir da qual é possível construir uma interface amigável (front-end) facilmente (automaticamente). Por fim, o código do front-end é integrado com o código sintetizado automaticamente a partir da semântica dinâmica formal (back-end).

Orientador: Arnaldo Vieira Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:26:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedrosa_LehiltonLelisChaves_M.pdf: 884292 bytes, checksum: e39efddad6809b28790b661469a5cfd2 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Métodos formais são amplamente utilizados para modelar especificações e gerar casos de testes, imprescindíveis para validação de sistemas críticos. As Máquinas de Estados Finitos (MEFs) compõem um dos formalismos adotados, com várias aplicações em testes de sistemas aéreos e espaciais, além de sistemas médicos, entre vários outros. O objetivo de um método de geração automática de casos de testes é obter um conjunto de casos de testes, com o qual é possível verificar se uma dada implementação contém falhas. Um problema importante em métodos de geração de casos de teste com cobertura completa de falhas é o tamanho dos conjuntos de testes, que normalmente é exponencial no número de estados da MEF que está sendo testada. Para minimizar esse problema, diversas abordagens são adotadas, envolvendo melhorias nos métodos existentes, restrições do modelo de falhas e o uso de novas estratégias de teste. Esta dissertação estuda métodos automáticos para geração de casos de testes com cobertura completa de falhas e propõe dois novos métodos, que permitem reduzir o tamanho dos conjuntos de testes gerados. Primeiro, combinamos ideias do método Wp e do método G, visando usufruir as vantagens de ambos e obtendo um novo método, denominado Gp. Em seguida, descrevemos um novo modelo de falhas para sistemas compostos de vários subsistemas, possivelmente com um número alto de estados. Formalizamos tais sistemas, introduzindo o conceito de MEFs combinadas, e apresentamos um novo método de testes, denominado método C. Além disso, propomos uma abordagem de testes incremental, baseada no método C, que torna possível o teste de MEFs com um número arbitrário de estados. Estabelecemos comparações com abordagens tradicionais e mostramos que o uso da estratégia incremental pode gerar conjuntos de testes exponencialmente mais eficientes / Mestrado / Teoria da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-04-11T19:28:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nayara de Souza Silva - 2017.pdf: 2066646 bytes, checksum: 95e09b89bf69fe61277b09ce9f1812a6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-12T14:32:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nayara de Souza Silva - 2017.pdf: 2066646 bytes, checksum: 95e09b89bf69fe61277b09ce9f1812a6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T14:32:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nayara de Souza Silva - 2017.pdf: 2066646 bytes, checksum: 95e09b89bf69fe61277b09ce9f1812a6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The process of developing computer systems takes into account many stages, in which some are more necessary than others, depending on the purpose of the application. The implementation stage is always necessary, indisputably. Sometimes the requirements analysis and testing phases are neglected. And, generally, the part of formal verification correctness is intended for few applications. The use of model checkers has been exploited in the task of validating a behavioral specification in its appropriate level of abstraction, notably specifications validation of critical systems, especially when they involve the preservation of human life, when the existence of errors entails huge financial loss or when deals with information security. Therefore, it proposes to apply formal verification techniques in the validation of the vehicular safety system Avoiding Doored System, considered as critical, in order to verify if the implemented system faithfully meets the requirements for it proposed. For that, it was used as a tool to verify its correctness the Specification and Verification System - PVS, detailing and documenting all the steps employed in the process of specification and formal verification. K / O processo de desenvolvimento de sistemas computacionais leva em conta muitas etapas, nos quais umas são tidas mais necessárias que outras, dependendo da finalidade da aplica- ção. A etapa de implementação sempre é necessária, indiscutivelmente. Por vezes as fases de análise de requisitos e de testes são negligenciadas. E, geralmente, a parte de verifica- ção formal de corretude é destinada a poucas aplicações. O uso de verificadores de modelos tem sido explorado na tarefa de validar uma especificação comportamental no seu nível adequado de abstração, sobretudo, na validação de especificações de sistemas críticos, principalmente quando estes envolvem a preservação da vida humana, quando a existência de erros acarreta enorme prejuízo financeiro ou quando tratam com a segurança da informa- ção. Diante disso, se propõe aplicar técnicas de verificação formal na validação do sistema de segurança veicular Avoiding Doored System, tido como crítico, com o intuito de atestar se o sistema implementado atende, fielmente, os requisitos para ele propostos. Para tal, foi utilizada como ferramenta para a verificação de sua corretude o Specification and Verification System - PVS, detalhando e documentando todas as etapas empregadas no processo de especificação e verificação formal. Pal

Orientador: Arnaldo Vieira Moura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:11:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rebiha_Rachid_D.pdf: 1451665 bytes, checksum: abe6fc4e72cf43113c7c93064ab11ed8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: É bem sabido que a automação e a eficácia de métodos de verificação formal de softwares, sistemas embarcados ou sistemas híbridos, depende da facilidade com que invariantes precisas possam ser geradas automaticamente a partir do código fonte. Uma invariante é uma propriedade, especificada sobre um local específico do código fonte, e que sempre se verifica a cada execução de um sistema. Apesar dos progressos enormes ao longo dos anos, o problema da geração de invariantes ainda está em aberto para tanto programas não-lineares discretos, como para sistemas não-lineares híbridos. Nesta tese, primeiramente, apresentamos novos métodos computacionais que podem automatizar a descoberta e o fortalecimento de relações não-lineares entre as variáveis de um programa que contém laços não-lineares, ou seja, programas que exibem relações polinomiais multivariadas e manipulações fracionarias. Além disso, a maioria dos sistemas de segurança críticos, tais como aviões, automóveis, produtos químicos, usinas de energia e sistemas biológicos, operam semanticamente como sistemas híbridos não-lineares. Nesse trabalho, apresentamos poderosos métodos computacionais que são capazes de gerar bases de ideais polinomiais de invariantes não-lineares para sistemas híbridos não-lineares. Em segundo lugar, apresentamos métodos pioneiros de verificação que automaticamente gerem bases de invariantes expressas por séries de potências multi-variáveis e por funções transcendentais. Discutimos, também, a sua convergência em sistemas híbridos que exibem modelos não lineares. Verificamos que as séries de potência geradas para invariantes são, muitas vezes, compostas pela expansão de algumas funções transcendentais bem conhecidas, tais como "log" e "exp". Assim, apresentam uma forma analisável fechada que facilita o uso de invariantes na verificação de propriedades de segurança. Para cada problema de geração de invariantes estabelecemos condições suficientes, muito gerais, que garantem a existência e permitem o cálculo dos ideais polinomiais para situações que não podem ser tratadas pelas abordagens de geração invariantes hoje conhecidas. Finalmente, estendemos o domínio de aplicações, acessíveis através de métodos de geração de invariantes, para a área de segurança. Mais precisamente, fornecemos uma plataforma extensível baseada em invariantes pré-computadas que seriam usadas como assinaturas semânticas para análise de intrusos ("malwares") e deteção dos ataques de intrusões mais virulentos. Seguindo a concepção de tais plataformas, propomos sistemas de detecção de intrusão, usando modelos gerados automaticamente, onde as chamadas de sistema e de funções são vigiados pela avaliação de invariantes, pré-calculadas para denunciar qualquer desvio observado durante a execução da aplicação. De modo abrangente, nesta tese, propomos a redução de problemas de geração de invariantes para problemas algébricos lineares. Ao reduzir os problemas de geração de invariante não-triviais de sistemas híbridos não-lineares para problemas algébricos lineares relacionados, somos capazes de ultrapassar as deficiências dos mais modernos métodos de geração de invariante hoje conhecidos permitindo, assim, a geração automática e eficiente de invariantes para programas e sistemas híbridos não lineares complexos. Tais métodos algébricos lineares apresentam complexidades computacionais significativamente inferiores àquelas exigidas pelos os fundamentos matemáticos das abordagens usadas hoje, tais como a computação de bases de Gröbner, a eliminação de quantificadores e decomposições cilíndricas algébricas / Abstract: It is well-known that the automation and effectiveness of formal software verification of embedded or hybrid systems depends to the ease with which precise invariants can be automatically generated from source specifications. An invariant is a property that holds true at a specific location in the specification code, whenever an execution reaches that location. Despite tremendous progress over the years, the problem of invariant generation remains very challenging for both non-linear discrete programs, as well as for non-linear hybrid systems. In this thesis, we first present new computational methods that can automate the discovery and can strengthen interrelationships among the variables of a program that contains non-linear loops, that is, programs that display multivariate polynomial and fractional manipulations. Moreover, most of safety-critical systems such as aircraft, cars, chemicals, power plants and biological systems operate semantically as non-linear hybrid systems. In this work, we demonstrate powerful computational methods that can generate basis for non-linear invariant ideals of non-linear hybrid systems. Secondly, we present the first verification methods that automatically generate basis for invariants expressed by multivariate formal power series and transcendental functions. We also discuss their convergence over hybrid systems that exhibit non linear models. The formal power series invariants generated are often composed by the expansion of some well-known transcendental functions e.g. log and exp. They also have an analysable closed-form which facilitates the use of the invariants when verifying safety properties. For each invariant generation problem, we establish very general sufficient conditions that guarantee the existence and allow for the computation of invariant ideals for situations that can not be treated in the presently known invariant generation approaches. Finally, we extend the domain of applications for invariant generation methods to encompass security problems. More precisely, we provide an extensible invariant-based platform for malware analysis and show how we can detect the most virulent intrusions attacks using these invariants. We propose to automatically generate invariants directly from the specified malware code in order to use them as semantic aware signatures, i.e. malware invariant, that would remain unchanged by most obfuscated techniques. Folix lowing the design of such platforms, we propose host-based intrusion detection systems, using automatically generated models where system calls are guarded by pre-computed invariants in order to report any deviation observed during the execution of the application. In a broad sense, in this thesis, we propose to reduce the verification problem of invariant generation to algebraic problems. By reducing the problems of non-trivial nonlinear invariant generation for programs and hybrid systems to related linear algebraic problems we are able to address various deficiencies of other state-of-the-art invariant generation methods, including the efficient treatment of complicated non-linear loop programs and non-linear hybrid systems. Such linear algebraic methods have much lower computational complexities than the mathematical foundations of previous approaches know today, which use techniques such as as Gröbner basis computation, quantifier elimination and cylindrical algebraic decomposition / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

Multi-agent systems (MASs) can be used to model phenomena that can be decomposed into several interacting agents which exist within an environment. In particular, they can be used to model human and animal societies, for the purpose of analysing their properties by computational means. This thesis is concerned with the automated analysis of a particular kind of such social models, namely, those based on behaviourist principles, which contrasts with the more dominant cognitive approaches found in the MAS literature. The hallmark of behaviourist theories is the emphasis on the definition of behaviour in terms of the interaction between agents and their environment. In this manner, not merely re exive actions, but also learning, drives, and emotions can be defined. More specifically, in this thesis we introduce a formal agent architecture (specified with the Z Notation) based on the Behaviour Analysis theory of B. F. Skinner, and provide a suitable formal notion of environment (based on the pi-calculus process algebra) to bring such agents together as an MAS. Simulation is often used to analyse MASs. The techniques involved typically consist in implementing and then simulating a MAS several times to either collect statistics or see what happens through animation. However, simulations can be used in a more verification-oriented manner if one considers that they are actually explorations of large state-spaces. In this thesis we propose a novel verification technique based on this insight, which consists in simulating a MAS in a guided way in order to check whether some hypothesis about it holds or not. To this end, we leverage the prominent position that environments have in the MASs of this thesis: the formal specification of the environment of a MAS serves to compute the possible evolutions of the MAS as a transition system, thereby establishing the state-space to be investigated. In this computation, agents are taken into account by being simulated in order to determine, at each environmental state, what their actions are. Each simulation execution is a sequence of states in this state-space, which is computed on-the-fly, as the simulation progresses. The hypothesis to be investigated, in turn, is given as another transition system, called a simulation purpose, which defines the desirable and undesirable simulations (e.g., \"every time the agent does X, it will do Y later\"). It is then possible to check whether the MAS satisfies the simulation purpose according to a number of precisely defined notions of satisfiability. Algorithmically, this corresponds to building a synchronous product of these two transitions systems (i.e., the MAS\'s and the simulation purpose) on-the-fly and using it to operate a simulator. That is to say, the simulation purpose is used to guide the simulator, so that only the relevant states are actually simulated. By the end of such an algorithm, it delivers either a conclusive or an inconclusive verdict. If conclusive, it becomes known whether the MAS satisfies the simulation purpose with respect to the observations made during simulations. If inconclusive, it is possible to perform some adjustments and try again. In summary, then, in this thesis we provide four novel elements: (i) an agent architecture; (ii) a formal specification of the environment of these agents, so that they can be composed into an MAS; (iii) a structure to describe the property of interest, which we named simulation purpose; and (iv) a technique to formally analyse the resulting MAS with respect to a simulation purpose. These elements are implemented in a tool, called Formally Guided Simulator (FGS). Case studies executable in FGS are provided to illustrate the approach. / Sistemas multi-agentes (SMAs) podem ser usados para modelar fenômenos que podem ser decompostos em diversos agentes que interagem entre si dentro de um ambiente. Em particular, eles podem ser usados para modelar sociedades humanas e animais, com a finalidade de se analisar as suas propriedades computacionalmente. Esta tese trata da análise automatizada de um tipo particular de tais modelos sociais, a saber, aqueles baseados em princípios behavioristas, o que contrasta com as abordagens cognitivas mais dominante na literatura de SMAs. A principal característica das teorias behaviorista é a ênfase na descrição do comportamento em termos da interação entre agentes e seu ambiente. Desta forma, não apenas ações refl exivas, mas também de aprendizado, motivações, e as emoções podem ser definidas. Mais especificamente, nesta tese apresentamos uma arquitetura de agentes formal (especificada através da Notação Z) baseada na teoria da Análise do Comportamento de B. F. Skinner, e fornecemos uma noção adequada e formal de ambiente (com base na álgebra de processos pi-calculus) para colocar tais agentes juntos em um SMA. Simulações são freqüentemente utilizadas para se analisar SMAs. As técnicas envolvidas tipicamente consistem em simular um SMA diversas vezes, seja para coletar estatísticas, seja para observar o que acontece através de animações. Contudo, simulações podem ser usadas de forma a pertmitir a realização de verificações automatizadas do SMA caso sejam entendidas como explorações de grandes espaços-de-estados. Nesta tese propomos uma técnica de verificação baseada nessa observação, que consiste em simular um SMA de uma forma guiada, a fim de se determinar se uma dada hipótese sobre ele é verdadeira ou não. Para tal fim, tiramos proveito da importância que os ambientes têm nesta tese: a especificação formal do ambiente de um SMA serve para calcular as evoluções possíveis do SMA como um sistema de transição, estabelecendo assim o espaço-de-estados a ser investigado. Neste cálculo, os agentes são levados em conta simulando-os, a fim de determinar, em cada estado do ambiente, quais são suas ações. Cada execução da simulação é uma seqüência de estados nesse espaço-de-estados, que é calculado em tempo de execução, conforme a simulação progride. A hipótese a ser investigada, por sua vez, é dada como um outro sistema de transição, chamado propósito de simulação, o qual define as simulações desejáveis e indesejáveis (e.g., \"sempre que o agente fizer X, ele fará Y depois\"). Em seguida, é possível verificar se o SMA satisfaz o propósito de simulação de acordo com uma série de relações de satisfatibilidade precisamente definidas. Algoritmicamente, isso corresponde a construir um produto síncrono desses dois sistemas de transições (i.e., o do SMA e o do propósito de simulação) em tempo de execução e usá-lo para operar um simulador. Ou seja, o propósito de simulação é usado para guiar o simulador, de modo que somente os estados relevantes sejam efetivamente simulados. Ao terminar, um tal algoritmo pode fornecer um veredito conclusivo ou inconclusivo. Se conclusivo, descobre-se se o SMA satisfaz ou não o propósito de simulação com relação às observações feitas durante as simulações. Se inconclusivo, é possível realizar alguns ajustes e tentar novamente. em resumo, portanto, nesta tese propomos quatro novos elementos: (i) uma arquitetura de agente, (ii) uma especificação formal do ambiente desses agentes, de modo que possam ser compostos em um SMA, (iii) uma estrutura para descrever a propriedade de interesse, a qual chamamos de propósito de simulação, e (iv) uma técnica para se analisar formalmente o SMA resultante com relação a um propósito de simulação. Esses elementos estão implementados em uma ferramenta, denominada Simulador Formalmente Guiado (FGS, do inglês Formally Guided Simulator). Estudos de caso executáveis no FGS são fornecidos para ilustrar a abordagem.

Orientador: Ricardo Dahab / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piva_FabioRogerio_M.pdf: 1281624 bytes, checksum: 2d4f949b868d1059e108b1cd79314629 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os protocolos de trocas justas foram propostos como solução para o problema da troca de itens virtuais, entre duas ou mais entidades, sem que haja a necessidade de confiança entre elas. A popularização da internet criou uma crescente classe de usuários leigos que diariamente participam de transações de troca, como comercio eletrônico (e-commerce), internet banking, redes ponto-a-ponto (P2P), etc. Com tal demanda por justiça, e preciso garantir que os protocolos de trocas justas recebam a mesma atenção acadêmica dedicada aos protocolos clássicos. Neste contexto, fazem-se necessárias diretrizes de projeto, ferramentas de verificação, taxonomias de ataques e quaisquer outros artefatos que possam auxiliar na composição de protocolos sem falhas. Neste trabalho, apresentamos um estudo sobre o problema de trocas justas e o atual estado da arte das soluções propostas, bem como a possibilidade de criar, a partir de técnicas para a verificação formal e detecção de falhas em protocolos clássicos, metodologias para projeto e correção de protocolos de trocas justas. / Abstract: Fair exchange protocols were first proposed as a solution to the problem of exchanging digital items, between two or more entities, without forcing them to trust each other. The popularization of the internet resulted in an increasing amount of lay users, which constantly participate in exchange transactions, such as electronic commerce (ecommerce), internet banking, peer-to-peer networks (P2P), etc. With such demand for fairness, we need to ensure that fair exchange protocols receive the same amount of attention, from academia, as classic protocols do. Within this context, project guideliness are needed, and so are verification tools, taxonomies of attack, and whatever other artifacts that may help correct protocol design. In this work we present a study on the fair exchange problem and the current state-of-the-art of proposed solutions, as well as a discussion on the possibility of building, from currently available formal verification and attack detection techniques for classic protocols, methods for fair exchange protocols design and correction. / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre Pinotti.pdf: 2613359 bytes, checksum: 2102dc273398a9bfa8e51bb28b5fded1 (MD5) Previous issue date: 2012-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a method for embedded systems design based on the Supervisory Control Theory for Discrete-Event Systems. The method is composed of steps comprising the specification phase until the approval of the control system. The conception phase is based on the local modular approach for the synthesis of minimally restrictive supervisors that constrains the plant behavior by disabling controllable events and are nonblocking with respect to the set of marked states. The method also includes an implementation architecture for the supervisory control applied to microcontrollers to solve problems such as causality, choice and inexact synchronization. An interface concentrates all controllable and uncontrollable events generation. It deals with the choice problem when reduced supervisors are implemented, randomly choosing one controllable event among the possible ones. This dissertation also presents a tool developed for the automatic code generation of the proposed implementation structure. The main module code is generated to be independent of the number of supervisors and plant models, that is, is the same for any control application. The tool is used to obtain the control applied to a case study and also for the temperature control of a commercial refrigerator. The control system has been validated using the same tools applied for the validation of household appliances at Whirlpool Corporation / Neste trabalho é proposto um método de projeto para sistemas embarcados concebido com base na Teoria de Controle Supervisório de Sistemas a Eventos Discretos. O método é composto por etapas que vão desde a especificação até a aprovação do sistema de controle. A etapa de concepção do método utiliza da abordagem modular local para síntese de supervisores minimamente restritivos que limitam o comportamento da planta através da desabilitação de eventos controláveis e são não bloqueantes em relação ao conjunto de estados marcados. O método ainda inclui uma arquitetura de implementação do controle supervisório direcionada para microcontroladores, visando solucionar os problemas da causalidade, escolha e sincronização inexata. Uma interface é concebida para concentrar a geração de eventos controláveis e não controláveis. Apresenta-se uma solução para o problema da escolha quando são implementados supervisores reduzidos sendo tal escolha realizada de modo online definindo um evento controlável, entre os possíveis, de forma aleatória. Apresenta-se uma ferramenta desenvolvida para a geração de código baseada na estrutura de implementação proposta. O código do módulo principal é gerado de forma a ser independente do número de supervisores e modelos de planta envolvidos, sendo o mesmo para qualquer aplicação de controle. Utiliza-se a ferramenta para obtenção do código da lógica de controle em um estudo de caso e para a regulação de temperatura em um refrigerador comercial. A validação do controle é realizada utilizando-se de ferramentas aplicadas à validação de eletrodomésticos da linha branca na Whirlpool Eletrodomésticos.

Submitted by Natalia de Souza Gonçalves (natalia.goncalves@ufpe.br) on 2016-09-28T12:33:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) GustavoHPCarvalho_Doutorado_CInUFPE_2016.pdf: 1763137 bytes, checksum: aed7b3ab2f6235757818003678633c9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T12:33:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) GustavoHPCarvalho_Doutorado_CInUFPE_2016.pdf: 1763137 bytes, checksum: aed7b3ab2f6235757818003678633c9b (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / High trustworthiness levels are usually required when developing critical systems, and model based testing (MBT) techniques play an important role generating test cases from specification models. Concerning critical systems, these models are usually created using formal or semi-formal notations. Moreover, it is also desired to clearly and formally state the conditions necessary to guarantee that an implementation is correct with respect to its specification by means of a conformance relation, which can be used to prove that the test generation strategy is sound. Despite the benefits of MBT, those who are not familiar with the models syntax and semantics may be reluctant to adopt these formalisms. Furthermore, most of these models are not available in the very beginning of the project, when usually natural-language requirements are available. Therefore, the use of MBT is postponed. Here, we propose an MBT strategy for generating test cases from controlled naturallanguage (CNL) requirements: NAT2TEST, which refrains the user from knowing the syntax and semantics of the underlying notations, besides allowing early use of MBT via naturallanguage processing techniques; the formal and semi-formal models internally used by our strategy are automatically generated from the natural-language requirements. Our approach is tailored to data-flow reactive systems: a class of embedded systems whose inputs and outputs are always available as signals. These systems can also have timed-based behaviour, which may be discrete or continuous. The NAT2TEST strategy comprises a number of phases. Initially, the requirements are syntactically analysed according to a CNL we proposed to describe data-flow reactive systems. Then, the requirements informal semantics are characterised based on the case grammar theory. Afterwards, we derive a formal representation of the requirements considering a model of dataflow reactive systems we defined. Finally, this formal model is translated into communicating sequential processes (CSP) to provide means for generating test cases. We prove that our test generation strategy is sound with respect to our timed input-output conformance relation based on CSP: csptio. Besides CSP, we explore the generation of other target notations (SCR and IMR) from which we can generate test cases using commercial tools (T-VEC and RT-Tester, respectively). The whole process is fully automated by the NAT2TEST tool. Our strategy was evaluated considering examples from the literature, the aerospace (Embraer) and the automotive (Mercedes) industry. We analysed performance and the ability to detect defects generated via mutation. In general, our strategy outperformed the considered baseline: random testing. We also compared our strategy with relevant commercial tools. / Testes baseados em modelos (MBT) consiste em criar modelos para especificar o comportamento esperado de sistemas e, a partir destes, gerar testes que verificam se implementações possuem o nível de confiabilidade esperado. No contexto de sistemas críticos, estes modelos são normalmente (semi)formais e deseja-se uma definição precisa das condições necessárias para garantir que uma implementação é correta em relação ao modelo da especificação. Esta definição caracteriza uma relação de conformidade, que pode ser usada para provar que uma estratégia de MBT é consistente (sound). Apesar dos benefícios, aqueles sem familiaridade com a sintaxe e a semântica dos modelos empregados podem relutar em adotar estes formalismos. Aqui, propõe-se uma estratégia de MBT para gerar casos de teste a partir de linguagem natural controlada (CNL). Esta estratégia (NAT2TEST) dispensa a necessidade de conhecer a sintaxe e a semântica das notações formais utilizadas internamente, uma vez que os modelos intermediários são gerados automaticamente a partir de requisitos em linguagem natural. Esta estratégia é apropriada para sistemas reativos baseados em fluxos de dados: uma classe de sistemas embarcados cujas entradas e saídas estão sempre disponíveis como sinais. Estes sistemas também podem ter comportamento dependente do tempo (discreto ou contínuo). Na estratégia NAT2TEST, inicialmente, os requisitos são analisados sintaticamente de acordo com a CNL proposta neste trabalho para descrever sistemas reativos. Em seguida, a semântica informal dos requisitos é caracterizada utilizando a teoria de gramática de casos. Posteriormente, deriva-se uma representação formal dos requisitos considerando um modelo definido neste trabalho para sistemas reativos. Finalmente, este modelo é traduzido em uma especificação em communicating sequential processes (CSP) para permitir a geração de testes. Este trabalho prova que a estratégia de testes proposta é consistente considerando a relação de conformidade temporal baseada em entradas e saídas também definida aqui: csptio. Além de CSP, foi explorada a geração de outras notações formais (SCR e IMR), a partir das quais é possível gerar casos de teste usando ferramentas comerciais (T-VEC e RT-Tester, respectivamente). Todo o processo é automatizado pela ferramenta NAT2TEST. A estratégia NAT2TEST foi avaliada considerando exemplos da literatura, da indústria aeroespacial (Embraer) e da automotiva (Mercedes). Foram analisados o desempenho e a capacidade de detectar defeitos gerados através de operadores de mutação. Em geral, a estratégia NAT2TEST apresentou melhores resultados do que a referência adotada: testes aleatórios. A estratégia NAT2TEST também foi comparada com ferramentas comerciais relevantes.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Carlos Cesar.pdf: 5267302 bytes, checksum: 26bac06a2f7777c938fb717c801f59cd (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this thesis, an approach based on Set Theory and on the Z Formal Language Specification is presented to formalize the transformations between models in the context of Model Driven Engineering (MDE). The motivation for this research is justified due the ambiguities and inconsistencies present in the models of transformation used to abstract the model transformation process in the MDE context. The precision absence in these the models lead the user to misinterpret complex structures present in the mapping of the source model elements to the target model elements. In this context, we proposed to develop a formal methodology that eliminates the ambiguities and inconsistencies present in the informal representations of model transformation in MDE. To solve this problem, a Formal and Conceptual Framework is developed that groups the elements involved in the process of transformation, represented by mathematical artifacts from the Set Theory and specified on Z language. This Framework is validated through a case study that contains complex transformations, tested on the mathematical proof tool Z/EVES, which supports statements made in Z language. / Nesta dissertação, apresenta-se uma abordagem baseada na Teoria dos Conjuntos e na Linguagem de Especificação Formal Z para formalizar a Transformação entre Modelos dentro do contexto da Engenharia Dirigida a Modelos (MDE). A motivação desta pesquisa se deu devido a constatação de que a literatura sobre MDE tem apresentado ambiguidades e inconsistências nos modelos utilizados para abstrair o processo de transformação de modelos no contexto da MDE. Esta falta de precisão nestes tipos de modelos leva o usuário a interpretar de forma errada estruturas complexas presentes no mapeamento de elementos do modelo fonte para o modelo alvo. Sendo assim, propõe-se desenvolver uma metodologia formal que elimine as ambiguidades e inconsistências presentes nas representações informais da transformação de modelos da MDE. Para solucionar este problema, desenvolveu-se um Framework Conceitual Formal que agrupa os elementos envolvidos no processo de transformação, onde estes são representados através de artefatos matemáticos da Teoria dos Conjuntos e especificados em linguagem Z. Este Framework é validado através de um estudo de caso que contêm transformações, testadas na ferramenta de prova matemática Z/EVES, que suporta declarações feitas em linguagem Z.