Model Checking Multithreaded Programs by Means of Reduced Models

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PLTL Partitioned Model Checking for Reactive Systems under Fairness Assumptions

We are interested in verifying dynamic properties of finite state reactive systems under fairness assumptions by model checking. The systems we want to verify are specified through a top-down refinement process. In order to deal with the state explosion problem, we have proposed in previous works to partition the reachability graph, and to perform the verification on each part separately. Moreover, we have defined a class, called Bmod, of dynamic properties that are verifiable by parts, whatever the partition. We decide if a property P belongs to Bmod by looking at the form of the Buchi automaton that accepts the negation of P. However, when a property P belongs to Bmod, the property f => P, where f is a fairness assumption, does not necessarily belong to Bmod. In this paper, we propose to use the refinement process in order to build the parts on which the verification has to be performed. We then show that with such a partition, if a property P is verifiable by parts and if f is the expression of the fairness assumptions on a system, then the property f => P is still verifiable by parts. This approach is illustrated by its application to the chip card protocol T=1 using the B engineering design language

Vérification et configuration automatiques de pare-feux par Model Checking et synthèse de contrôleur

RÉSUMÉ Les pare-feux jouent un rôle crucial dans le renforcement de la politique de sécurité d’un réseau. Cependant, leur configuration, qui nécessite souvent l’intervention humaine, est une source majeure de failles de sécurité. Par conséquent, des solutions automatisées sont nécessaires afin de détecter les incohérences de configuration des pare-feux. Dans ce mémoire, nous proposons des approches d’aide à la configuration des pare-feux, basées sur des techniques formelles comme le model checking et la synthèse de contrôleur. La première approche permet de vérifier par model checking la cohérence des pare-feux vis-a-vis d’un objectif de sécurité et de détecter, le cas échéant, les incohérences. Elle permet notamment de vérifier l’incohérence de croisement de chemins (i.e. si un paquet est rejeté par l’un des pare-feux en direction de sa destination, il ne pourra pas l’atteindre en empruntant un autre chemin). Nous étendons cette approche, en utilisant SMC-UPPAAL, afin d’étudier les performances du réseau en fonction des paramètres de qualité de service tels que le délai d’acheminement des paquets, le délai d’attente et le taux de perte. Cette extension permet, entre autres, de calculer la probabilité qu’un paquet passant par un nœud malicieux soit accepté, la probabilité qu’un nœud tombe en panne, les taux d’acceptation et de rejet de paquets. En outre, nous proposons une approche formelle permettant de configurer formellement les pare-feux privés sur un réseau, conformément à un objectif de sécurité donné, en utilisant la technique de synthèse de contrôleur implémentée par l’outil UPPAAL-TIGA. Par ailleurs, pour atténuer le problème d’explosion combinatoire inhérent au model checking et la synthèse de contrôleur, les approches proposées ici sont basées sur des abstractions. Des études expérimentales sont conduites pour démontrer la performance de ces abstractions.----------ABSTRACT Firewalls play a crucial role in the enforcement of network security policies. However, their configuration, which often requires human intervention, is a major source of security vulnerabilities. Therefore, automated solutions are needed in order to detect firewall configuration inconsistencies. In this master thesis, we propose support approaches of firewall configuration based on formal techniques such as model checking and controller synthesis. The first approach is used to check the firewalls consistency by model checking with respect to a security objective and to detect firewall configuration incoherencies such as cross path incoherence (i.e. if a packet is rejected by a firewall towards its destination, it cannot reach it by taking a different path). We extend this approach, using SMC UPPAAL to study the network performance according to QoS parameters such as end-to-end time routing, latency and loss rate. This extension allows, inter alia, the computation of the probability to accept a packet passing through a malicious node, the probability that a node fails and packets acceptance or rejection rates. In addition, we propose another approach to formally configure private firewalls on a network, according to a given security policy, using the controller synthesis technique implemented in the UPPAAL TIGA tool. Furthermore, to alleviate the problem of combinatorial explosion inherent in model checking and controller synthesis, the approaches proposed here are based on abstractions. Experimental studies were conducted to demonstrate the performance of these abstractions

ScaleSem (model checking et web sémantique)

Le développement croissant des réseaux et en particulier l'Internet a considérablement développé l'écart entre les systèmes d'information hétérogènes. En faisant une analyse sur les études de l'interopérabilité des systèmes d'information hétérogènes, nous découvrons que tous les travaux dans ce domaine tendent à la résolution des problèmes de l'hétérogénéité sémantique. Le W3C (World Wide Web Consortium) propose des normes pour représenter la sémantique par l'ontologie. L'ontologie est en train de devenir un support incontournable pour l'interopérabilité des systèmes d'information et en particulier dans la sémantique. La structure de l'ontologie est une combinaison de concepts, propriétés et relations. Cette combinaison est aussi appelée un graphe sémantique. Plusieurs langages ont été développés dans le cadre du Web sémantique et la plupart de ces langages utilisent la syntaxe XML (eXtensible Meta Language). Les langages OWL (Ontology Web Language) et RDF (Resource Description Framework) sont les langages les plus importants du web sémantique, ils sont basés sur XML.Le RDF est la première norme du W3C pour l'enrichissement des ressources sur le Web avec des descriptions détaillées et il augmente la facilité de traitement automatique des ressources Web. Les descriptions peuvent être des caractéristiques des ressources, telles que l'auteur ou le contenu d'un site web. Ces descriptions sont des métadonnées. Enrichir le Web avec des métadonnées permet le développement de ce qu'on appelle le Web Sémantique. Le RDF est aussi utilisé pour représenter les graphes sémantiques correspondant à une modélisation des connaissances spécifiques. Les fichiers RDF sont généralement stockés dans une base de données relationnelle et manipulés en utilisant le langage SQL ou les langages dérivés comme SPARQL. Malheureusement, cette solution, bien adaptée pour les petits graphes RDF n'est pas bien adaptée pour les grands graphes RDF. Ces graphes évoluent rapidement et leur adaptation au changement peut faire apparaître des incohérences. Conduire l application des changements tout en maintenant la cohérence des graphes sémantiques est une tâche cruciale et coûteuse en termes de temps et de complexité. Un processus automatisé est donc essentiel. Pour ces graphes RDF de grande taille, nous suggérons une nouvelle façon en utilisant la vérification formelle Le Model checking .Le Model checking est une technique de vérification qui explore tous les états possibles du système. De cette manière, on peut montrer qu un modèle d un système donné satisfait une propriété donnée. Cette thèse apporte une nouvelle méthode de vérification et d interrogation de graphes sémantiques. Nous proposons une approche nommé ScaleSem qui consiste à transformer les graphes sémantiques en graphes compréhensibles par le model checker (l outil de vérification de la méthode Model checking). Il est nécessaire d avoir des outils logiciels permettant de réaliser la traduction d un graphe décrit dans un formalisme vers le même graphe (ou une adaptation) décrit dans un autre formalismeThe increasing development of networks and especially the Internet has greatly expanded the gap between heterogeneous information systems. In a review of studies of interoperability of heterogeneous information systems, we find that all the work in this area tends to be in solving the problems of semantic heterogeneity. The W3C (World Wide Web Consortium) standards proposed to represent the semantic ontology. Ontology is becoming an indispensable support for interoperability of information systems, and in particular the semantics. The structure of the ontology is a combination of concepts, properties and relations. This combination is also called a semantic graph. Several languages have been developed in the context of the Semantic Web. Most of these languages use syntax XML (eXtensible Meta Language). The OWL (Ontology Web Language) and RDF (Resource Description Framework) are the most important languages of the Semantic Web, and are based on XML.RDF is the first W3C standard for enriching resources on the Web with detailed descriptions, and increases the facility of automatic processing of Web resources. Descriptions may be characteristics of resources, such as the author or the content of a website. These descriptions are metadata. Enriching the Web with metadata allows the development of the so-called Semantic Web. RDF is used to represent semantic graphs corresponding to a specific knowledge modeling. RDF files are typically stored in a relational database and manipulated using SQL, or derived languages such as SPARQL. This solution is well suited for small RDF graphs, but is unfortunately not well suited for large RDF graphs. These graphs are rapidly evolving, and adapting them to change may reveal inconsistencies. Driving the implementation of changes while maintaining the consistency of a semantic graph is a crucial task, and costly in terms of time and complexity. An automated process is essential. For these large RDF graphs, we propose a new way using formal verification entitled "Model Checking".Model Checking is a verification technique that explores all possible states of the system. In this way, we can show that a model of a given system satisfies a given property. This thesis provides a new method for checking and querying semantic graphs. We propose an approach called ScaleSem which transforms semantic graphs into graphs understood by the Model Checker (The verification Tool of the Model Checking method). It is necessary to have software tools to perform the translation of a graph described in a certain formalism into the same graph (or adaptation) described in another formalismDIJON-BU Doc.électronique (212319901) / SudocSudocFranceF