On UML statechart with variabilities

El uso de métodos formales para el diseño de software contribuye a la confiabilidad y robustez del sistema a construir. A medida que los sistemas se vuelven complejos, el enfoque formal es esencial, debido a que permite la demostrabilidad y verificabilidad del diseño. El diseño formal es un proceso que comienza con la etapa de especificación, en la cual el sistema es de nido utilizando un lenguaje de modelado; luego la etapa de verificación, en la cual el sistema es analizado mediante un enfoque de corrección basado en pruebas formales utilizando herramientas matemá ticas y, por último, la etapa de implementación, en la cual la especificación se convierte en código ejecutable. El Lenguaje de Modelado Unificado (UML por sus siglas en inglés) es un lenguaje específico ampliamente utilizado en la industria y la academia. Desafortunadamente, carece de una semántica formal que permita el desarrollo de modelos utilizando un enfoque de corrección basado en pruebas formales. Este trabajo se centra en la especificación formal de familias de sistemas, y, en particular, en la semán- tica de máquinas de estados de UML (UML Statecharts) con variabilidades y sus aplicaciones a líneas de productos de software. La principal contribución es la definición de un formalismo que permite modelar el comportamiento de una familia de sistemas. Tal comportamiento se describe utilizando UML Statecharts en combinación con Diagramas de funcionalidades (Feature Diagrams), con el fin de representar las funcionalidades comunes y variantes de una familia. Para ello se define una relación de orden entre los UML Statecharts, que representa el hecho de que un statechart posee una estructura mas rica que otro. Luego se defi ne con precisión la forma de combinar diferentes extensiones de un mismo statechart. Utilizando estos conceptos, es posible definir el efecto que cada funcionalidad tiene en los productos en los cuales se encuentra presente.Estas definiciones proporcionan una forma muy simple de obtener la especificación del comportamiento de un producto de la línea como la combinación de los UML Statecharts que implementan todas las funcionalidades presentes en un producto en particular. Mas aún, se prueba que la relación de extensión propuesta constituye un refinamiento de comportamiento. El presente enfoque se compara con el estado del arte y se estudia su aplicación práctica con el n de visualizar sus bene cios y posibles debilidades. Adicionalmente, con el fin de comprobar la adecuación de la propuesta, una gran parte de las ideas fueron implementadas en un prototipo utilizando Prolog

Foundations of Multi-Paradigm Modelling for Cyber-Physical Systems

This open access book coherently gathers well-founded information on the fundamentals of and formalisms for modelling cyber-physical systems (CPS). Highlighting the cross-disciplinary nature of CPS modelling, it also serves as a bridge for anyone entering CPS from related areas of computer science or engineering. Truly complex, engineered systems—known as cyber-physical systems—that integrate physical, software, and network aspects are now on the rise. However, there is no unifying theory nor systematic design methods, techniques or tools for these systems. Individual (mechanical, electrical, network or software) engineering disciplines only offer partial solutions. A technique known as Multi-Paradigm Modelling has recently emerged suggesting to model every part and aspect of a system explicitly, at the most appropriate level(s) of abstraction, using the most appropriate modelling formalism(s), and then weaving the results together to form a representation of the system. If properly applied, it enables, among other global aspects, performance analysis, exhaustive simulation, and verification. This book is the first systematic attempt to bring together these formalisms for anyone starting in the field of CPS who seeks solid modelling foundations and a comprehensive introduction to the distinct existing techniques that are multi-paradigmatic. Though chiefly intended for master and post-graduate level students in computer science and engineering, it can also be used as a reference text for practitioners

Workshop on Modelling of Objects, Components, and Agents, Aarhus, Denmark, August 27-28, 2001

This booklet contains the proceedings of the workshop Modelling of Objects, Components, and Agents (MOCA'01), August 27-28, 2001. The workshop is organised by the CPN group at the Department of Computer Science, University of Aarhus, Denmark and the "Theoretical Foundations of Computer Science" Group at the University of Hamburg, Germany. The papers are also available in electronic form via the web pages: http://www.daimi.au.dk/CPnets/workshop01

Model Based Security Testing for Autonomous Vehicles

The purpose of this dissertation is to introduce a novel approach to generate a security test suite to mitigate malicious attacks on an autonomous system. Our method uses model based testing (MBT) methods to model system behavior, attacks and mitigations as independent threads in an execution stream. The threads intersect at a rendezvous or attack point. We build a security test suite from a behavioral model, an attack type and a mitigation model using communicating extended finite state machine (CEFSM) models. We also define an applicability matrix to determine which attacks are possible with which states. Our method then builds a comprehensive test suite using edge-node coverage that allows for systematic testing of an autonomous vehicle