InnoChain: распределенный реестр для индустриального применения с формальной верификацией на всех уровнях реализации

The extent of formal verification methods applied to industrial projects has always been limited. The proliferation of distributed ledger systems (DLS), also known as blockchain, is rapidly changing the situation. Since the main area of DLSs' application is the automation of financial transactions, the properties of predictability and reliability are critical for implementing such systems. The actual behavior of the DLS is determined by the chosen consensus protocol, which properties require strict specification and formal verification. Formal specification and verification of the consensus protocol is necessary but not sufficient. It is required to ensure that the software implementation of the DLS nodes complies with this protocol. The verified software implementation of the protocol must run on a fairly reliable operating system. The so-called “smart contracts”, which are an important part of the applied implementations of specific business processes based on DLSs, must be verifiable as well. In this paper, we describe an ongoing industrial project that will result in a DLS verified at least at the four technological levels described above. We then share our experience with the formal specification and verification of HotStuff, a leader-based fault-tolerant protocol that ensures reaching distributed consensus in the presence of Byzantine processes.Степень применения методов формальной верификации в индустриальных проектах всегда была ограничена. Распространение систем распределенного реестра (СРР), известных также как блокчейн, быстро меняет ситуацию. Поскольку основной областью применения СРР является автоматизация финансовых транзакций, свойства предсказуемости и надежности являются критическими при реализации таких систем. Реальное поведение СРР определяется выбранным протоколом консенсуса, свойства которого нуждаются в строгой спецификации и формальной верификации. Формальная спецификация и верификация протокола консенсуса необходима, но недостаточна. Необходимо удостовериться, что программная реализация узлов СРР соответствует данному протоколу. Верифицированная программная реализация протокола должна запускаться на достаточно надежной операционной системе. Так называемые “умные контракт”, которые являются важной частью прикладных реализаций конкретных бизнес-процессов на основе СРР, также должны быть верифицируемы.В данной работе мы описываем реализующийся в настоящее время индустриальный проект, результатом которого станет СРР, верифицированная по меньшей мере на четырех описанных выше технологических уровнях. Мы также описываем наш опыт формальной спецификации и верификации протокола HotStuff - отказоустойчивого протокола для гарантированного достижения консенсуса в присутствии византийских процессов и лидера

InnoChain: a Distributed Ledger for Industry with Formal Verification on all Implementation Levels

The extent of formal verification methods applied to industrial projects has always been limited. The proliferation of distributed ledger systems (DLS), also known as blockchain, is rapidly changing the situation. Since the main area of DLSs' application is the automation of financial transactions, the properties of predictability and reliability are critical for implementing such systems. The actual behavior of the DLS is determined by the chosen consensus protocol, which properties require strict specification and formal verification. Formal specification and verification of the consensus protocol is necessary but not sufficient. It is required to ensure that the software implementation of the DLS nodes complies with this protocol. The verified software implementation of the protocol must run on a fairly reliable operating system. The so-called “smart contracts”, which are an important part of the applied implementations of specific business processes based on DLSs, must be verifiable as well. In this paper, we describe an ongoing industrial project that will result in a DLS verified at least at the four technological levels described above. We then share our experience with the formal specification and verification of HotStuff, a leader-based fault-tolerant protocol that ensures reaching distributed consensus in the presence of Byzantine processes