Verification and synthesis of reactive systems
Vérification et synthèse de systèmes réactifs
Résumé
This thesis concern is the verification of large reactive systems. Reactive systems are computer systems which react continuously to their physical environment, at a speed fixed by this environment. They are especially used for the control of critical systems: transport, nuclear, command of industrial processes, communication... For these uses, they must satisfy some critical working constraints. The verification of large reactive systems can be performed using modular decomposition of the program. Synthesis algorithms are proposed, allowing the construction of the most general subprograms, such that the complete system satisfies a given property. Modular verification has been extended to the case of parameterized networks of processes. The use of synchronous observers allows to specify properties on any number of processes. The proposed technique consists then in expressing an invariant of this network as a least or a greatest fixpoint, and in using extrapolation techniques to compute a regular approximation of these fixpoints. The cases of linear networks (or ring networks) and of tree networks have been particularly studied. All these techniques and algorithms have been implemented in a tool: a Boolean Automaton Network Grammar checker.
Cette thèse a pour cadre la vérification des systèmes réactifs de grande taille. Les systèmes réactifs sont des systèmes informatiques qui réagissent continûment à leur environnement physique, à une vitesse déterminée par cet environnement. Ils sont particulièrement utilisés dans le cadre du contrôle des systèmes critiques : transport, nucléaire, commande de processus industriels, communication... De par leur fonction, ils doivent impérativement satisfaire des contraintes strictes de fonctionnement. La vérification des systèmes réactifs de grande taille peut être effectuée en décomposant modulairement le programme. Des algorithmes de synthèse sont proposés, qui permettent de déterminer les sous-programmes les plus généraux, tels que le système complet satisfasse une propriété donnée. La vérification modulaire a été étendue aux cas des réseaux paramétrés de processus. L'utilisation d'observateurs synchrones permet de spécifier des propriétés sur un nombre quelconque de processus. La technique proposée consiste alors à exprimer un invariant de ce réseau à l'aide d'un plus petit ou d'un plus grand point fixe, et d'utiliser des techniques d'extrapolation pour en calculer une approximation régulière. Les cas des réseaux linéaires (ou en anneau) et des réseaux arborescents ont particulièrement été étudiés. L'ensemble des techniques et des algorithmes développés ont été implémentés dans un outil : a Boolean Automaton Network Grammar checker.
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