BSP Algorithms for LTL & CTL* Model Checking of Security Protocols

Algorithmes BSP pour la vérification de modèles LTL et CTL* pour les protocoles de sécurité

Michael Guedj (1)

1 UPE - Université Paris-Est

It has long been a challenge to determine conclusively whether a given protocol is secure or not. The development of formal techniques that can check various security properties is an important tool to meet this challenge. This document contributes to the development of such techniques by model security protocols using an algebra of coloured Petri net call ABCD and reduce time to checked the protocols using parallel computations. We exploit the wellstructured nature of security protocols and match it to a model of parallel computation called BSP. The structure of the protocols is exploited to partition the state space and reduce cross transitions while increasing computation locality. At the same time, the BSP model allows to simplify the detection of the algorithm termination and to load balance the computations. We consider the problem of checking a LTL and CTL* formulas over labelled transition systems (LTS) that model security protocols. A prototype implementation has been developed, allowing to run benchmarks.

Déterminer avec certitude si un protocole donné est sécurisé ou non est resté longtemps un défi. Le développement de techniques formelles permettant de vérifier une large gamme de propriétés de sécurité est un apport important pour relever ce défi. Ce document contribue à l’élaboration de telles techniques par la modélisation de protocole de sécurité en utilisant une algèbre de réseaux de Petri coloré appelée ABCD et réduit le temps de vérification des protocoles à l’aide de calculs distribués. Nous exploitons la nature “bien structurée” des protocoles de sécurité et la faisons correspondre à un modèle de calcul parallèle appelé BSP. Cette structure des protocoles est exploitée pour partitionner l’espace des états et réduire les transitions inter-machines tout en augmentant la localité du calcul. Dans le même temps, le modèle BSP permet de simplifier la détection de la terminaison de l’algorithme et l’équilibrage des charges des calculs. Nous considérons le problème de la vérification des formules LTL et CTL* sur des systèmes de transitions étiquetées (LTS) qui modélisent les protocoles de sécurité. Un prototype a été développé, testé sur différents benchmarks.

Mots clés: model checking; temporal logic; Parallelism; security protocols

Mots clés: logique temporelle; protocols de sécurité; Parallélisme; model checking

Domaines: Informatique et langage [cs.CL]; Cryptographie et sécurité [cs.CR]

Michael Guedj. BSP Algorithms for LTL & CTL* Model Checking of Security Protocols. Computation and Language [cs.CL]. Université de Paris-Est/Créteil, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02614938⟩