Symbolic verification for communication protocols
Vérification symbolique pour les protocoles de communication
Résumé
The use of formal methods for the design of telecommunication protocols is recognized from now on to be the only approach able to guarantee their correct operation before the startup. However, always increasing complexity as well as severe reliability and safety constraints require the extension of the description formalisms and the continuous improvement of validation techniques and tools. This thesis defines an intermediate representation, named IF, for the description of protocols. IF is built based on communicating timed automata with deadlines. The deadlines allow the explicit modeling of the urgency of the actions and are a very fine means to describe the temporal evolution of a system. The automata communicate either in an asynchronous way, by fifo queues, or in a synchronous way by rendez-vous. An operational semantics for IF is formally defined and efficient simulation techniques are proposed. Moreover, having a static structure, IF allows the intensive application of static analysis, such as those resulting from the field of the compiler code optimization. Some of the information computed by static analysis can improve considerably the performances of the automatic validation. An open validation platform was installed around IF. It integrates a great number of tools as much academic than industrial and covers the majority of techniques currently employed for the verification and the test of protocols. This platform was successfully used on real communications protocols, such as SSCOP or STARI.
L'utilisation des méthodes formelles pour la conception de protocoles de télécommunication est désormais reconnue comme la seule approche en mesure de garantir leur bon fonctionnement avant la mise en service. Cependant, la complexité toujours croissante ainsi que les contraintes de fiabilité et de sûreté de plus en plus sévères nécessitent l'extension des formalismes de description et l'amélioration continue des méthodes et des techniques de validation. Cette thèse définit une représentation intermédiaire nommé IF pour la description de protocoles. IF est construit à base d'automates temporisés communicants à échéances. Les échéances permettent la modélisation explicite de l'urgence des actions et sont un moyen très fin pour décrire l'évolution temporelle d'un système. Les automates communiquent soit de manière asynchrone, par files d'attente, soit de manière synchrone par rendez-vous. La sémantique opérationnelle de IF est formellement définie et des techniques de simulation efficaces sont proposées. De plus, ayant une structure statique, IF permet l'application intensive des techniques d'analyse statique, comme par exemple celles issues du domaine de l'optimisation de code. Certains informations calculées de cette manière peuvent améliorer considérablement les performances de la validation automatique. Une plate-forme ouverte de validation a été mise en place autour de IF. Elle intègre un grand nombre d'outils autant académiques que industriels et couvre la plupart des techniques actuellement employées pour la vérification et le test des protocoles. Cette plate-forme a été utilisée avec beaucoup de succès sur des protocoles de communication réels, comme par exemple SSCOP ou STARI.
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