Combination methods for software verification = Méthodes de combinaison pour la vérification de logiciels

• Auteur / Autrice : Daniele Zucchelli
• Direction : Michaël Rusinowitch, Silvio Ghilardi, Silvio Ranise
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 22/01/2008
• Etablissement(s) : Nancy 1 en cotutelle avec Università degli studi (Milan, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : IAEM - Ecole Doctorale Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LORIA
• Jury : Président / Présidente : Didier Galmiche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Galmiche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alessandro Armando, Ahmed Bouajjani, Alessandro Cimatti, Andreas Herzig

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes formelles (informatique)

Logiciels -- Vérification

Mots clés libres

Méthodes de Combinaison

Résumé

Cette thèse est consacrée au développement de méthodes formelles pour la vérification de logiciels. Parmi les techniques les plus utilisées dans ce contexte, il y en a deux qui permettent une spécification rigoureuse de toutes les exécutions possibles d'un système et le contrôle des bogues cachés. D'un côté, la correction d'un programme peut être garantie en démontrant l'insatisfiabilité d'une formule modulo une théorie qui axiomatise les types de données impliqués; de l'autre côté, les techniques de model-checking sont utilisées pour certifier que toute exécution possible du système satisfait les propriétés désirées. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. Dans un premier temps, nous donnons un résultat de décidabilité pour la satisfiabilité de contraintes pour des extensions intéressantes de la théories des tableaux. Ensuite, nous avons obtenu des résultats dans le prolongement de Manna et Pnueli qui ont montré qu'un mélange de la logique du premier ordre et de la logique temporelle linéaire suffit pour énoncer les problèmes de vérification pour la classe des systèmes réactifs. Ainsi, nous nous inspirons de la récente littérature sur la combinaison des procédures de décision pour établir des résultats de décidabilité et d'indécidabilité pour le problème de satisfiabilité pour des logiques permettant d'intégrer du raisonnement modulo des théories du premier ordre dans un cadre temporel. Les résultats qu'on obtient pour la logiques temporelle linéaire sont ensuite généralisés au cas où le flux temporel est décrit par une logique dont le problème de la satisfiabilité relativisée est décidable. Notre dernière contribution est la décidabilité du problème du model-checking pour le flux temporel linéaire, sous des hypothèses appropriées concernant les théories du premier ordre impliquées. La preuve de ce résultat indique qu'on pourrait employer avec succès des Solveurs Modulo des Théories dans les applications du model-checking aux systèmes ayant un nombre infini d'états.

The thesis is devoted to the development of formal methods for software verification. Indeed, two are among the most widespread techniques that allow to rigorously specify the possible executions of a system and check whether it contains bugs. On the one hand, correctness of a program can be guaranteed by showing the unsatisfiability of a formula modulo a theory which usually axiomatizes the involved datatypes; on the other hand, model checking techniques are used to certify that every possible run of the system satisfies the desired properties. The contributions of the thesis are the following: First of all, we give decidability result for the constraint satisfiability problem for interesting extensions of the theory of arrays. Secondly, along the lines of Manna and Pnueli, who have shown how a mixture of first-order logic and linear time temporal logic is sufficient to state verification problems for the class of reactive systems, we draw on the recent literature about combination of decision procedures to give decidability and undecidability results for the satisfiability problem for logics that allow to plug reasoning modulo first-order theories into a temporal setting. The results obtained in the case of linear flows of time are then generalized to temporal and modal logics whose relativized satisfiability problem is decidable. The last contribution is the decidability of the model checking problem for linear flows of time under suitable hypothesis over the first-order theories involved. The proofs of the decidability results suggest that efficient Satisfiability Modulo Theories solvers might be successfully employed in the model checking of infinite-state systems.