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Sécurité des systèmes embarqués

Article de référence | Réf : H8250 v1

Méthodes formelles pour la vérification des systèmes embarqués

Auteur(s) : Emmanuelle ENCRENAZ-TIPHENE

Date de publication : 10 févr. 2013

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Modélisation et analyse de systèmes embarqués ou temps-réel avec le profil UML MARTE

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RÉSUMÉ

Les systèmes embarqués sont soumis à de nombreuses contraintes et certains sont en interaction étroite avec des procédés dangereux ou interviennent dans des processus de décisions impactant des vies humaines. Pour augmenter le degré de confiance en ces systèmes, plusieurs méthodes formelles peuvent être mises en oeuvre : la démonstration assistée de preuve, l'examen automatisé des comportements du système ou le raffinement de spécification. Dans chaque cas, on présente le principe, les principaux outils académiques et certains outils industriels ainsi que les réalisations pratiques.

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ABSTRACT

Formal methods for the verification of embedded systems

Embedded systems are subjected to a large number of constraints and certain are closely linked with hazardous processes or are involved in decision-making processes which impact human lives. In order to increase the degree of trust in these systems, several formal methods can be implemented: theorem proving, automated scrutiny of the system or specification refinement. In each case, the principle, major academic tools, certain industrial tool and practical achievements are presented.

Auteur(s)

Emmanuelle ENCRENAZ-TIPHENE : Ingénieur de l'École polytechnique féminine - Maître de conférences à l'Université Pierre et Marie Curie, Paris

INTRODUCTION

Les systèmes embarqués sont soumis à de nombreuses contraintes et certains sont en interaction étroite avec des procédés dangereux ou interviennent dans des processus de décisions impactant des vies humaines. Le développement de tels systèmes doit offrir des garanties de bon fonctionnement et de bon rétablissement en cas de défaillance d'une partie interne ou d'un environnement non prévu.

Des méthodes de vérifications formelles peuvent être mises en œuvre pour augmenter le degré de confiance des systèmes. Trois grandes classes se distinguent :

la preuve assistée (theorem-proving) ;
la vérification par modèle (model-checking) et ses nombreuses variantes et extensions ;

enfin le raffinement de spécification.

On présente le positionnement de ces approches dans le flot de conception des systèmes embarqués.

Pour chaque approche, on s'attache à présenter simplement le principe de base, le domaine applicatif principal, les outils disponibles ainsi que les réalisations académiques et industrielles. Cet article n'utilise pas de formalisme mathématique poussé pour être accessible au plus grand nombre. Les références bibliographiques permettent d'approfondir chaque approche tant sur les aspects formels que sur les outils disponibles ou (le cas échéant) leur utilisation dans un contexte industriel.

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MOTS-CLÉS

Panorama | Systèmes embarqués | Informatique | électronique | Automatique

KEYWORDS

review | Embedded systems | computer science | electronics | engineerings

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - ABRIAL (J.-R.) - The B-book : assigning programs to meanings. - Cambridge University Press New York, NY, USA © 1996 ISBN:0-521-49619-5 (1996).
(2) - BOUISSOU (O.) - Vérification partielle de programmes de contrôle-commande par interprétation abstraite. - Technique et Science informatiques, Lavoisier-Hermès, vol. 31, no 3, p. 337-374 (2012).
(3) - BRYANT (R.) - Graph-based algorithms for boolean function manipulation. - IEEE Trans. Computers, 35(8), p. 677-691 (1986).
(4) - CLARKE (E.) et al - Counter example-guided abstraction refinement. - CAV, p. 154-169 (2000).
(5) - CLARKE (E.) et al - Model checking and abstraction. - ACM-TOPLAS, vol. 16, no 5 (1994).
(6) - COOK (B.) et al - Terminator : beyond safety. - CAV 2006, p. 415-418...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Introduction aux systèmes embarqués.
OS embarqués.
Méthode B pour la spécification et la réalisation de logiciels et de systèmes critiques prouvés.

1 Outils logiciels

Outil AbsInt analyse de programmes C par interprétation abstraite http://www.absint.com/profile.htm

Outil Astrée développé par le laboratoire LIENS pour l'analyse de programmes C et C++ par interprétation abstraite http://www.astree.ens.fr/

Projet BIP pour la connexion sûre de composants http://www-verimag.imag.fr/Rigorous-Design-of-Component-Based.html

Outil CADP développé par l'INRIA pour l'analyse par model-checking (de type équivalence d'automates) de systèmes asynchrones http://www.inrialpes.fr/vasy/cadp/

Chaînes de CAO de circuits Cadence^® et Synopsis intégrant des outils de simulation et vérification fonctionnelle aux niveaux TLM, RTL http://www.cadence.com http://www.synopsys.com

Outil CVC4 SAT modulo Theory solver pour le bounded model-checking avec theories decidable http://www.cs.nyu.edu/acsys/cvc4/

Outil FoCS développé par le laboratoire de recherche de IBM-HAIFA pour la synthèse de moniteurs à partir de spécifications PSL http://www.research.ibm.com/haifa/projects/verification/focs/psl_vcs.html

Outil...

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