ІНСЕРЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ В ПРОЕКТУВАННІ РОЗПОДІЛЕНИХ СИСТЕМ. \ud INSERTION MODELING IN DISTRIBUTED SYSTEM DESIGN

Стаття описує методологію інсерційного моделювання, її реалізацію та застосування. Інсерційне моделювання являє собою методологію проектування розподілених систем, що управляється моделлю. Ця методологія базується на теорії взаємодіючих агентів та середовищ [1-2] та використовує Basic Protocol Specification Language (BPSL) для представлення специфікацій вимог до розподілених систем. [3-6]. Діаграма Послідовності з пре- та пост-умовами (логічними формулами, що інтерпретуються відповідно до опису середовища) – Базовий Протокол є центральним поняттям цієї мови. Семантика BPSL дозволяє конкретні та абстракті моделі рівних рівнів абстрактності. Моделі визначені як Basic Protocol Specifications (BPS) можуть у подальшому бути використані як для верифікація специфікацій вимог та і для генерації тестових наборів.\ud Інсерційне моделювання підтримується системою VRS (Verification of Requirement Specifications), створеною для компанії Моторола київською групою VRS у співробітництві із ЗАТ Моторола-Санкт-Петербург. Система дозволяє статичний аналіз вимог на основі автоматичного доведення теорем, символьної та дедуктивної перевірки моделей та породження трас для тестування із заданими критеріями покриття. Всі засоби були розроблені на базі формальної семантики BPSL, побудованої відповідно до методології інсерційного моделювання VRS була успішно застосована у великій кількості індустріальних проектів із різних галузей, включаючи телекомунікації, телематику та системи реального часу.----------------------------------\ud The paper describes insertion modeling methodology, its implementation and applications. Insertion modeling is a methodology of model driven distributed system design. It is based on the model of interaction of agents and environments [1-2] and use Basic Protocol Specification Language (BPSL) for the representation of requirement specifications of distributed systems [3-6]. The central notion of this language is the notion of basic protocol – a sequencing diagram with pre- and postconditions, logic formulas interpreted by environment description. Semantics of BPSL allows concrete and abstract models on different levels of abstraction. Models defined by Basic Protocol Specifications (BPS) can be used for verification of requirement specifications as well as for generation of test cases for testing products, developed on the basis of BPS. \ud Insertion modeling is supported by the system VRS (Verification of Requirement Specifications), developed for Motorola by Kiev VRS group in cooperation with Motorola GSG Russia. The system provides static requirement checking on the base of automatic theorem proving, symbolic and deductive model checking, and generation of traces for testing with different coverage criteria. All tools have been developed on a base of formal semantics of BPSL constructed according to insertion modeling methodology. \ud The VRS has been successfully applied to a number of industrial projects from different domains including Telecommunications, Telematics and real time applications.\ud \u

Functionality, Polymorphism, and Concurrency: A Mathematical Investigation of Programming Paradigms

The search for mathematical models of computational phenomena often leads to problems that are of independent mathematical interest. Selected problems of this kind are investigated in this thesis. First, we study models of the untyped lambda calculus. Although many familiar models are constructed by order-theoretic methods, it is also known that there are some models of the lambda calculus that cannot be non-trivially ordered. We show that the standard open and closed term algebras are unorderable. We characterize the absolutely unorderable T-algebras in any algebraic variety T. Here an algebra is called absolutely unorderable if it cannot be embedded in an orderable algebra. We then introduce a notion of finite models for the lambda calculus, contrasting the known fact that models of the lambda calculus, in the traditional sense, are always non-recursive. Our finite models are based on Plotkin’s syntactical models of reduction. We give a method for constructing such models, and some examples that show how finite models can yield useful information about terms. Next, we study models of typed lambda calculi. Models of the polymorphic lambda calculus can be divided into environment-style models, such as Bruce and Meyer’s non-strict set-theoretic models, and categorical models, such as Seely’s interpretation in PL-categories. Reynolds has shown that there are no set-theoretic strict models. Following a different approach, we investigate a notion of non-strict categorical models. These provide a uniform framework in which one can describe various classes of non-strict models, including set-theoretic models with or without empty types, and Kripke-style models. We show that completeness theorems correspond to categorical representation theorems, and we reprove a completeness result by Meyer et al. on set-theoretic models of the simply-typed lambda calculus with possibly empty types. Finally, we study properties of asynchronous communication in networks of communicating processes. We formalize several notions of asynchrony independently of any particular concurrent process paradigm. A process is asynchronous if its input and/or output is filtered through a communication medium, such as a buffer or a queue, possibly with feedback. We prove that the behavior of asynchronous processes can be equivalently characterized by first-order axioms

Insertion modeling in distributed system design

The paper describes insertion modeling methodology, its implementation and applications. Insertion modeling is a methodology of model driven distributed system design. It is based on the model of interaction of agents and environments [1-2] and use Basic Protocol Specification Language (BPSL) for the representation of requirement specifications of distributed systems [3-6]. The central notion of this language is the notion of basic protocol – a sequencing diagram with pre- and postconditions, logic formulas interpreted by environment description. Semantics of BPSL allows concrete and abstract models on different levels of abstraction. Models defined by Basic Protocol Specifications (BPS) can be used for verification of requirement specifications as well as for generation of test cases for testing products, developed on the basis of BPS. Insertion modeling is supported by the system VRS (Verification of Requirement Specifications), developed for Motorola by Kiev VRS group in cooperation with Motorola GSG Russia. The system provides static requirement checking on the base of automatic theorem proving, symbolic and deductive model checking, and generation of traces for testing with different coverage criteria. All tools have been developed on a base of formal semantics of BPSL constructed according to insertion modeling methodology. The VRS has been successfully applied to a number of industrial projects from different domains including Telecommunications, Telematics and real time applications.----------------Стаття описує методологію інсерційного моделювання, її реалізацію та застосування. Інсерційне моделювання являє собою методологію проектування розподілених систем, що управляється моделлю. Ця методологія базується на теорії взаємодіючих агентів та середовищ [1-2] та використовує Basic Protocol Specification Language (BPSL) для представлення специфікацій вимог до розподілених систем. [3-6]. Діаграма Послідовності з пре- та постумовами (логічними формулами, що інтерпретуються відповідно до опису середовища) – Базовий Протокол є центральним поняттям цієї мови. Семантика BPSL дозволяє конкретні та абстракті моделі рівних рівнів абстрактності. Моделі визначені як Basic Protocol Specifications (BPS) можуть у подальшому бути використані як для верифікація специфікацій вимог та і для генерації тестових наборів. Інсерційне моделювання підтримується системою VRS (Verification of Requirement Specifications), створеною для компанії Моторола київською групою VRS у співробітництві із ЗАТ Моторола-Санкт-Петербург. Система дозволяє статичний аналіз вимог на основі автоматичного доведення теорем, символьної та дедуктивної перевірки моделей та породження трас для тестування із заданими критеріями покриття. Всі засоби були розроблені на базі формальної семантики BPSL, побудованої відповідно до методології інсерційного моделювання VRS була успішно застосована у великій кількості індустріальних проектів із різних галузей, включаючи телекомунікації, телематику та системи реального часу.----------------Статья описывает методологию инсерционного моделирования, ее реализацию и применения. Инсерционное моделирование представляет собой методологию проектирования распределенных систем, управляемых[ моделью. Эта методология базируется на теории взаимодействующих агентов и сред [1-2] и использует Basic Protocol Specification Language (BPSL) для представления спецификаций требований к распределенным системам. [3-6]. Диаграма Последовательности с пред- и пост-условиями (логическими формулами, интерпретируемыми соответственно описания среды), называемая Базовый Протокол, – центральное понятие этого языка. Семантика BPSL позволяет конкретные и абстрактные модели разных уровней абстрактности. Модели заданные Basic Protocol Specifications (BPS) могут в дальнейшем быть использованы как для верификации спецификаций требований так и для генерации тестовых наборов. Инсерционное моделирование поддерживается системой VRS (Verification of Requirement Specifications), созданной для компании Моторола киевской группой VRS в сотрудничестве с ЗАО Моторола-Санкт-Петербург. Система позволяет статический анализ требований на основе автоматического доказательства теорем, символьной и дедуктивной проверки моделей и порождения трасс для тестирования с заданными критериями покрытия. Всеі средства были разработаны на базе формальной семантики BPSL, построенной соответственно методологии инсерционного моделирования. VRS была успешно применена в большом количестве индустриальных проектов из разных областей, включая телекоммуникации, телематику и системы реального времени

Inductive verification of cryptographic protocols based on message algebras - trace and indistinguishability properties

Since 1981, a large variety of formal methods for the analysis of cryptographic protocols has evolved. In particular, the tool-supported inductive method has been applied to many protocols. Despite several improvements, the scope of these and other approaches is basically restricted to the simple enc-dec scenario (decryption reverts encryption) and to standard properties (confidentiality and authentication). In this thesis, we broaden the scope of the inductive method to protocols with algebraically specified cryptographic primitives beyond the simple enc-dec scenario and to indistinguishability properties like resistance against offline testing. We describe an axiomatization of message structures, justified by a rewriting-based model of algebraic equations, to provide complete case distinctions and partial orders thereby allowing for the definition of recursive functions and inductive reasoning. We develop a new proof technique for confidentiality properties based on tests of regular messages. The corresponding recursive functions are provably correct wrt. to an inductively defined attacker model. We introduce generic derivations to express indistinguishability properties. A central theorem then provides necessary and sufficient conditions that can be shown by standard trace properties. The general aspects of our techniques are thoroughly discussed and emphasized, along with two fully worked out real world case studies: PACE and TC-AMP are (to be) used for the German ID cards. To the best of our knowledge TC-AMP is among the most complex algebraically specified protocols that have been formally verified. In particular, we do not know of any approaches that apply formal analysis techniques to comparable cases.Seit 1981 wurden zahlreiche formale Methoden zur Analyse kryptographischer Protokolle entwickelt und erfolgreich angewendet. Trotz vieler Verbesserungen, beschränkt sich der Anwendungsbereich gerade induktiver Verfahren auf das einfache enc-dec Szenario (Entschlüsseln hebt Verschlüsseln ab) und auf Standardeigenschaften (Vertraulichkeit und Authentifizierung). In dieser Arbeit erweitern wir den Anwendungsbereich der werkzeug-unterstützten induktiven Methode auf Protokolle mit algebraisch spezifizierten kryptografischen Primitiven und auf Ununterscheidbarkeitseigenschaften wie die Resistenz gegen Offline-Testen. Eine Axiomatisierung von Nachrichtenstrukturen, abgeleitet aus einem konstruktiven Modell (Termersetzung), liefert die Basis für die Definition rekursiver Funktionen und induktives Schließen (partielle Ordnungen, Fallunterscheidungen). Eine neue Beweistechnik für Vertraulichkeitseigenschaften verwendet rekursive Testfunktionen, die beweisbar korrekt bzgl. eines induktiv definierten Angreifermodells sind. Die Formalisierung von Ununterscheidbarkeitseigenschaften durch generische Ableitungen und ein zentrales Theorem erlauben eine Reduktion auf Trace-Eigenschaften. Die allgemeinen Aspekte unserer Techniken werden zusammen mit zwei vollständig ausgearbeiteten realen Fallstudien, PACE und TC-AMP, diskutiert, die für den deutschen Personalausweis entwickelt wurden. TC-AMP gehört sicher zu den komplexesten algebraisch spezifizierten Protokollen, die formal verifiziert wurden. Insbesondere, sind uns keine Ansätze bekannt, die vergleichbare Fälle behandeln

On the Semantics of Petri Nets: Processes, Unfoldings and Infinite Computations.

PhD Thesi

A Service System with On-Demand Agents, Stochastic Gradient Algorithms and the SARAH Algorithm

We consider a system, where a random flow of customers is served by agents invited on-demand. Each invited agent arrives into the system after a random time, and leaves it with some probability after each service completion. Customers and/or agents may be impatient. The objective is to design a real-time adaptive invitation scheme that minimizes customer and agent waiting times.We study some aspects of the SGD method with a fixed, large learning rate and propose a novel assumption of the objective function, under which this method has improved convergence rates. We also propose a convergence analysis of SGD within a diminishing learning rate regime without bounded gradient assumption in the strongly convex case.We propose the SARAH algorithm for solving finite-sum minimization problems in the strongly convex, convex, and nonconvex cases. We also consider a general stochastic optimization problem by using the SARAH algorithm with inexactness