Synthèse automatique d'architectures tolérantes aux fautes

par Kévin Delmas

Thèse de doctorat en Réseaux, télécom, système et architecture

Sous la direction de Claire Pagetti et de Rémi Delmas.

Le président du jury était Sylvain Conchon.

Le jury était composé de Pierre Bieber, Karama Kanoun, Yves Ledru.

Les rapporteurs étaient Mireille Bayart, Daniel Le Berre.


  • Résumé

    La sûreté de fonctionnement occupe une place prépondérante dans la conception de systèmes critiques, puisqu'un dysfonctionnement peut être dangereux pour les utilisateurs ou l'environnement. Les concepteurs doivent également démontrer aux autorités de certification que les risques encourus sont acceptables. Pour cela, le concepteurs définissent une architecture contenant un ensemble de mécanismes de sûreté permettant de mitiger ou tout du moins limiter la probabilité d’occurrence des risques identifiés. L'objectif de ce travail est de développer une méthode automatique et générique de synthèse d’architecture assurant formellement le respect d’exigences de sûreté. Cette activité de synthèse est formalisée comme un problème d'exploration de l'espace des architectures c'est-à-dire trouver un candidat appartenant à un espace de recherche fini, respectant les exigences de sûreté. Ainsi nous proposons un processus de résolution complet et correct des problèmes d'exploration basé sur l'utilisation des solveurs SMT. Les contributions principales sont:1- La formalisation de la synthèse comme un problème de Satisfiabilité Modulo Théorie (SMT) afin d’utiliser les solveurs existants pour générer automatiquement une solution assurant formellement le respect des exigences;2- Le développement de méthodes d’analyse spécialement conçues pour évaluer efficacement la conformité d’une architecture vis-à-vis d’un ensemble d’exigences;3- La définition d'un langage KCR permettant de formuler les problèmes d'exploration et l'implantation des méthodes de résolution au sein de l'outil KCR Analyser.

  • Titre traduit

    Automatic synthesis of fault tolerant archictectures


  • Résumé

    Safety is a major issue in the design of critical systems since any failure can be hazardous to the users or the environment of such systems. In some areas, such as aeronautics, designers must also demonstrate to the certification authorities that the risks are acceptable. To do so, the designers define an architecture containing a set of security mechanisms to mitigate or at least limit the probability of occurrence of the identified risks. The objective of this work is to develop an automatic and generic method of architectural synthesis which formally ensures compliance with the safety requirements. This synthesis activity is then formalized as a design space exploration problem, i.e. find a candidate belonging to a finite set of architectures, fulfilling the safety requirements. Thus, we propose in this document a complete and correct resolution process of the design space exploration problem based on the use of SMT solvers. The main contributions are:1- the formalization of the synthesis as a problem of Satisfiability Modulo Theory (SMT) in order to use existing solvers to automatically generate a solution formally ensuring safety requirements;2- the development of analytic methods specially designed to efficiently assess the conformity of an architecture with respect to a set of safety requirements;3- the definition of a language named, KCR, allowing to formulate the design space exploration problem and the implementation of the methods of resolution presented in this work within the tool KCR Analyser.


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