Vérification de propriétés temporelles sur des logiciels avioniques par analyse dynamique formelle

Verification of temporal properties on avionics software using formal dynamic analysis

• Auteur / Autrice : Antoine Ferlin
• Direction : Virginie Wiels
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sureté de logiciel et calcul de haute performance
• Date : Soutenance le 03/09/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Équipe d'accueil doctoral Modélisation et ingénierie des systèmes (Toulouse, Haute-Garonne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Équipe d'accueil doctoral Modélisation et ingénierie des systèmes (Toulouse, Haute-Garonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logique temporelle

Logiciels -- Vérification

Mots clés libres

Logique Temporelle Linéaire

Analyse Dynamique

Analyse Statique, Logiciels critiques

Linear Temporal Logic

Dynamic analysis

Static analysis

Critical software

Résumé

La vérification de logiciels est une activité dont l'importance est cruciale pour les logiciels embarqués critiques. Les différentes approches envisageables peuvent être classées en quatre catégories : les méthodes d'analyse statique non formelles, les méthodes d'analyse statique formelles, les méthodes d'analyse dynamique non formelles et les méthodes d'analyse dynamique formelles. L'objectif de cette thèse est de vérifier des propriétés temporelles dans un cadre industriel, par analyse dynamique formelle.La contribution comporte trois parties. Un langage adapté à l'expression des propriétés à vérifier, tirées du contexte industriel d'Airbus, a été dé ni. Il repose notamment sur la logique temporelle linéaire mais également sur un langage d'expressions régulières.La vérification d'une propriété temporelle s'effectue sur une trace d'exécution d'un logiciel, générée à partir d'un cas de test pré-existant. L'analyse statique est utilisée pour générer la trace en fonction des informations nécessaires à la vérification de la propriété temporelle formalisée.Cette approche de vérification propose une solution pragmatique au problème posé par le caractère ni des traces considérées. Des adaptations et des optimisations ont également été mises en œuvre pour améliorer l'efficacité de l'approche et faciliter son utilisation dans un contexte industriel. Deux prototypes ont été implémentés,des expérimentations ont été menées sur différents logiciels d'Airbus.

Software Verification is decisive for embedded software. The different verification approaches can be classified in four categories : non formal static analysis,formal static analysis, non formal dynamic analysis and formal dynamic analysis.The main goal of this thesis is to verify temporal properties on real industrial applications,with the help of formal dynamic analysis.There are three parts for this contribution. A language, which is well adapted to the properties we want to verify in the Airbus context was defined. This language is grounded on linear temporal logic and also on a regular expression language.Verification of a temporal property is done on an execution trace, generated from an existing test case. Generation also depends on required information to verify the formalized property. Static analysis is used to generate the trace depending on the formalized property.The thesis also proposes a pragmatic solution to the end of trace problem. In addition,specific adaptations and optimisations were defined to improve efficiency and user-friendliness and thus allow an industrial use of this approach. Two applications were implemented. Some experiments were led on different Airbus software.