基于Event-B方法的安全协议设计、建模与验证

随着软件精化验证方法以及Isabella/HOL、VCC等验证工具不断取得进展,研究者们开始采用精化方法和验证工具设计、建模安全协议和验证安全协议源程序的正确性.在介绍Event-B方法和验证工具Isabella/HOL、VCC的基础上,综述了基于Event-B方法的安全协议形式化设计、建模与源程序验证的典型研究工作,主要包括从需求规范到消息传递形式协议的安全协议精化设计、基于TPM(trusted platform module)的安全协议应用的精化建模以及从消息传递形式协议到代码的源程序精化验证.

基于Event-B的可靠智能合约自动生成方法

智能合约是一种以代码的方式执行合同条款的可计算交易协议,其应用场景与规模日益增长,承载着多达数十亿美元的各类资产。由于其代码缺陷可能会造成严重的经济损失,因此智能合约的可信开发成为技术关键。为此,提出了一种基于集合论语言Event-B的智能合约可信验证与自动生成方法。Event-B方法是一种基于精化的形式化方法,可用于规约、设计和验证软件系统。通过对智能合约的模型验证和可执行代码的自动生成技术,研发了自动转换工具EB2S,打通了形式化模型和智能合约编程语言的语义鸿沟和技术壁垒。最后,选取典型的在线支付智能合约场景,应用基于Event-B的智能合约模型自动生成合约代码,验证了EB2S转换工具的有效性。

基于Event-B的自动化模块组合方法研究

Event-B共享变量和共享事件方法可将大型系统分解成多个子系统,并独立建模开发,但其需要手工干预以实现模型间事件的组合。为提高组合效率,提出一种针对模型的自动化组合理论,并开发自动化组合工具原型。为在精化模型中逐步引入模块调用,改进PROG方法,开发自动精化工具原型。通过2个应用案例,验证了自动化组合工具能自动组合事件,自动精化工具能减少调用变量的数量,从而增强系统模型的可读性和可维护性。

基于改进Event-B建模的高速列车追踪运行仿真研究

针对铁路移动闭塞系统中高速列车间隔动态实时变化的特征,结合Agent理论对Event-B方法中Machine动态属性进行改进,提出一种基于Event-B建模方法的高速列车追踪运行模型。给出高速列车追踪运行形式化控制策略,研究运行过程中速度变化关系、不同发车间隔时间对高速铁路运营的影响,得到相应的定量与定性分析。仿真结果表明,该模型能够准确描述高速列车追踪运行机理,有助于列车间隔动态控制,具有较强的适用性。

车站联锁进路控制逻辑的形式化方法

基于计算机联锁系统是一个对列车行驶系统提供安全条件的系统,车站联锁系统是保证车站行车安全和提高运输效率的典型安全苛求性系统。以形式化方法 Event-B为基础,引入角色Agent对联锁系统进行规范定义,通过智能体与Event-B的建模和验证,构造了车站联锁进路控制逻辑形式化验证模型,并进行了形式化规范和推理,该模型在RODIN平台上进行验证,通过实例验证,满足了计算机联锁系统的安全需求。

矿井机车运输信号系统的Event-B建模与验证研究

人工编制联锁表难以保证联锁表的准确性,而且单纯依靠人工检查联锁表中每个表项的正确性也是一项非常繁琐的工作。文章针对目前存在的问题,利用形式化Event-B方法对机车运输信号平面布置图、进路联锁表和机车车辆运输信号设计规范进行建模,模型生成的证明义务通过与否验证了进路联锁表建立过程是否符合平面布置图和设计规范的要求,利用该种思路解决了人工检查联锁表存在的效率低和不确定性等问题。

基于Event-B的形式化建模关键技术研究

软件系统的规模和复杂程度不断提高而传统的需求分析方法难以确保软件的正确性和一致性,为软件系统的质量埋下了隐患。软件工程的实践表明,在开发过程中,错误发现得越早,修复得越早,付出的代价越小。为了确保软件的质量,可在软件开发的早期需求分析阶段,采用Event-B形式化方法描述软件的需求,并验证模型的正确性。以文件系统建模为例,该文讨论了如何利用Event-B方法,采用逐步精化的方式建立并验证模型,确保软件的正确性。

基于Event-B对存在网络攻击的安全协议的改进研究

设计对指定类型的网络攻击具有防御能力的安全协议,通常是一项重要且具有挑战性的任务。即使知道安全协议容易受到某种攻击,对其进行合理的改进也并不容易。本研究提出了一个基于Event-B方法的通用框架,用来指导安全协议的修改,并验证改进后的协议可以防御已知的网络攻击。首先用初始模型对攻击场景高度抽象,通过对抽象模型的精化,得到反映真实攻击过程的具体模型。然后将描述协议行为的事件从模型中分离出来,单独对其进行精化改进,如果改进后的协议事件重组的模型与具体模型不存在精化关系,则改进的合理性可以得到验证。最后通过NSPK协议被攻击的案例展示了本研究所提出方法的可用性。该框架可用于开发协议,以避免由逻辑漏洞引起的攻击,并验证协议补丁的正确性。

列车安全距离控制形式化建模与验证

随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。