Inférence d'invariants pour le model checking de systèmes paramétrés

par Alain Mebsout

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Sylvain Conchon et de Fatiha Zaïdi.

Soutenue le 29-09-2014

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Informatique de Paris-Sud , en partenariat avec Laboratoire de recherche en informatique (Orsay, Essonne) (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Dague.

Le jury était composé de Sylvain Conchon, Fatiha Zaïdi, Philippe Dague, Ahmed Bouajjani, Silvio Ranise, Rémi Delmas, Alan Schmitt.

Les rapporteurs étaient Ahmed Bouajjani, Silvio Ranise.


  • Résumé

    Cette thèse aborde le problème de la vérification automatique de systèmesparamétrés complexes. Cette approche est importante car elle permet de garantircertaines propriétés sans connaître a priori le nombre de composants dusystème. On s'intéresse en particulier à la sûreté de ces systèmes et on traitele côté paramétré du problème avec des méthodes symboliques. Ces travauxs'inscrivent dans le cadre théorique du model checking modulo théories et ontdonné lieu à un nouveau model checker : Cubicle.Une des contributions principale de cette thèse est une nouvelle technique pourinférer des invariants de manière automatique. Le processus de générationd'invariants est intégré à l'algorithme de model checking et permet de vérifieren pratique des systèmes hors de portée des approches symboliquestraditionnelles. Une des applications principales de cet algorithme estl’analyse de sûreté paramétrée de protocoles de cohérence de cache de tailleindustrielle.Enfin, pour répondre au problème de la confiance placée dans le model checker,on présente deux techniques de certification de notre outil Cubicle utilisantla plate-forme Why3. La première consiste à générer des certificats dont lavalidité est évaluée de manière indépendante tandis que la seconde est uneapproche par vérification déductive du cœur de Cubicle.

  • Titre traduit

    Invariants inference for model checking of parameterized systems


  • Résumé

    This thesis tackles the problem of automatically verifying complexparameterized systems. This approach is important because it can guarantee thatsome properties hold without knowing a priori the number of components in thesystem. We focus in particular on the safety of such systems and we handle theparameterized aspect with symbolic methods. This work is set in the theoreticalframework of the model checking modulo theories and resulted in a new modelchecker: Cubicle.One of the main contribution of this thesis is a novel technique forautomatically inferring invariants. The process of invariant generation isintegrated with the model checking algorithm and allows the verification inpractice of systems which are out of reach for traditional symbolicapproaches. One successful application of this algorithm is the safety analysisof industrial size parameterized cache coherence protocols.Finally, to address the problem of trusting the answer given by the modelchecker, we present two techniques for certifying our tool Cubicle based on theframework Why3. The first consists in producing certificates whose validity canbe assessed independently while the second is an approach by deductiveverification of the heart of Cubicle.


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