Validation des spécifications formelles de la mise à jour dynamique des applications Java Card

Validation of formal specifications for dynamic updates in Java Card applications

• Auteur / Autrice : Razika Lounas
• Direction : Jean-Louis Lanet, Mohamed Mezghiche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 10/11/2018
• Etablissement(s) : Limoges en cotutelle avec Université M'hamed Bougara de Boumerdès (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Ahmed-Nacer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Ahmed-Nacer, Yamine Aït-Ameur
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Malika Boukala-Ioualalen, Rabah Imache

Mots clés

Mots clés contrôlés

Java Card (système d'exploitation des ordinateurs)

Méthodes formelles (informatique)

Fichiers (informatique) -- Traitement

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

Mise à jour dynamique des programmes

Méthodes formelles

Java Card

Correction de la mise à jour dynamique des programmes

Dynamic software update

Formal methods

Java Card

Dynamic software update correctness

Résumé

La mise à jour dynamique des programmes consiste en la modification de ceux-ci sans en arrêter l'exécution. Cette caractéristique est primordiale pour les applications critiques en continuelles évolutions et nécessitant une haute disponibilité. Le but de notre travail est d'effectuer la vérification formelle de la correction de la mise à jour dynamique d'applications Java Card à travers l'étude du système EmbedDSU. Pour ce faire, nous avons premièrement établi la correction de la mise à jour du code en définissant une sémantique formelle des opérations de mise à jour sur le code intermédiaire Java Card en vue d'établir la sûreté de typage des mises à jour. Nous avons ensuite proposé une approche pour vérifier la sémantique du code mis à jour à travers la définition d'une transformation de prédicats. Nous nous sommes ensuite intéressés à la vérification de la correction concernant la détection de points sûrs de la mise à jour. Nous avons utilisé la vérification de modèles. Cette vérification nous a permis de corriger d'abord un problème d'inter blocage dans le système avant d'établir d'autres propriétés de correction : la sûreté d'activation et la garantie de mise à jour. La mise à jour des données est effectuée à travers les fonctions de transfert d'état. Pour cet aspect, nous avons proposé une solution permettant d'appliquer les fonctions de transfert d’état tout en préservant la consistance du tas de la machine virtuelle Java Card et en permettant une forte expressivité dans leurs écritures.

Dynamic Software Updating (DSU) consists in updating running programs on the fly without any downtime. This feature is interesting in critical applications that are in continual evolution and that require high availability. The aim of our work is to perform formal verification the correctness of dynamic software updating in Java Card applications by studying the system EmbedDSU. To do so, we first established the correctness of code update. We achieved this by defining formal semantics for update operations on java Card bytecode in order to ensure type safety. Then, we proposed an approach to verify the semantics of updated programs by defining a predicate transformation. Afterward, we were interested in the verification of correction concerning the safe update point detection. We used model checking. This verification allowed us first to fix a deadlock situation in the system and then to establish other correctness properties: activeness safety and updatability. Data update is performed through the application of state transfer functions. For this aspect, we proposed a solution to apply state transfer functions with the preservation of the Java Card virtual machine heap consistency and by allowing a high expressiveness when writing state transfer functions.