Đang tải... (xem toàn văn)
Một số cải tiến phương pháp kiểm chứng giả định đảm bảo cho phần mềm dựa trên thành phần Một số cải tiến phương pháp kiểm chứng giả định đảm bảo cho phần mềm dựa trên thành phần Một số cải tiến phương pháp kiểm chứng giả định đảm bảo cho phần mềm dựa trên thành phần Một số cải tiến phương pháp kiểm chứng giả định đảm bảo cho phần mềm dựa trên thành phần Một số cải tiến phương pháp kiểm chứng giả định đảm bảo cho phần mềm dựa trên thành phần
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN HOÀNG VIỆT MỘT SỐ CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP KIỂM CHỨNG GIẢ ĐỊNH - ĐẢM BẢO CHO PHẦN MỀM DỰA TRÊN THÀNH PHẦN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TRẦN HỒNG VIỆT MỘT SỐ CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP KIỂM CHỨNG GIẢ ĐỊNH - ĐẢM BẢO CHO PHẦN MỀM DỰA TRÊN THÀNH PHẦN Chuyên ngành: Kỹ thuật Phần mềm Mã số: 9480103.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Phạm Ngọc Hùng TS Võ Đình Hiếu Hà Nội – 2020 Mục lục Chương GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các đóng góp luận án 1.3 Bố cục luận án 1 Chương KIẾN THỨC NỀN TẢNG 2.1 Đặc tả kiểm chứng giả định - đảm bảo cho hệ thống đặc tả LTS 2.1.1 Hệ thống chuyển trạng thái gán nhãn 2.1.2 Kiểm chứng giả định - đảm bảo cho hệ thống đặc tả LTS 13 2.2 Đặc tả kiểm chứng giả định - đảm bảo cho hệ thống đặc tả lôgic mệnh đề 16 2.2.1 Đặc tả hệ thống chuyển trạng thái lôgic mệnh đề 16 2.2.2 Kiểm chứng giả định - đảm bảo cho hệ thống đặc tả lôgic mệnh đề 20 2.3 Đặc tả kiểm chứng giả định - đảm bảo cho hệ thống có ràng buộc thời gian 21 2.3.1 Hệ thống chuyển trạng thái có ràng buộc thời gian 21 2.3.2 Kiểm chứng giả định - đảm bảo cho hệ thống có ràng buộc thời gian 25 2.4 Mơ hình kiểm chứng giả định - đảm bảo 26 2.5 Tổng kết 27 Chương PHƯƠNG PHÁP SINH GIẢ ĐỊNH NHỎ NHẤT VÀ MẠNH NHẤT CỤC BỘ CHO VIỆC KIỂM CHỨNG PHẦN MỀM DỰA TRÊN THÀNH PHẦN 29 3.1 Giới thiệu 29 3.2 Các nghiên cứu liên quan 31 3.3 Phương pháp sinh giả định dựa thuật toán học L∗ 33 3.3.1 Thuật toán học L∗ 33 i 3.3.2 Thuật toán sinh giả định sử dụng thuật toán học L∗ 3.4 Phương pháp sinh giả định nhỏ mạnh cục 3.4.1 Phương pháp sinh giả định mạnh cục 3.4.2 Phương pháp sinh giả định nhỏ mạnh cục 3.5 Thực nghiệm thảo luận 3.6 Tổng kết 34 36 37 45 55 65 Chương PHƯƠNG PHÁP KIỂM CHỨNG HỒI QUY GIẢ ĐỊNH - ĐẢM BẢO CHO PHẦN MỀM TIẾN HÓA 67 4.1 Giới thiệu 67 4.2 Các nghiên cứu liên quan 70 4.3 Phương pháp sinh giả định dựa thuật toán CDNF 73 4.3.1 Thuật toán CDNF 73 4.3.2 Thuật toán sinh giả định dựa CDNF 74 4.4 Phương pháp sinh giả định yếu cục 78 4.4.1 Biến thể thuật toán trả lời truy vấn thành viên 78 4.4.2 Thuật toán quay lui sinh giả định yếu cục 80 4.4.3 Tính đắn 82 4.5 Phương pháp kiểm chứng phần cho phần mềm dựa thành phần ngữ cảnh tiến hóa 88 4.5.1 Phương pháp kiểm chứng giả định - đảm bảo cho phần mềm ngữ cảnh tiến hóa 90 4.5.2 Ví dụ minh họa 91 4.6 Thực nghiệm 94 4.6.1 So sánh thuật toán sinh giả định 94 4.6.2 Tính hiệu giả định sinh ngữ cảnh tiến hóa 98 4.6.3 Thảo luận 102 4.7 Tổng kết 104 Chương THỬ NGHIỆM CÀI ĐẶT PHIÊN BẢN MỘT PHA CHO VIỆC KIỂM CHỨNG GIẢ ĐỊNH - ĐẢM BẢO CHO PHẦN MỀM CÓ RÀNG BUỘC THỜI GIAN 106 5.1 Giới thiệu 106 5.2 Các nghiên cứu liên quan 108 5.3 Phương pháp sinh giả định hai pha 108 5.3.1 Pha thứ – pha sinh giả định khơng có ràng buộc thời gian 109 5.3.2 Pha thứ hai – pha sinh giả định có ràng buộc thời gian 110 ii 5.4 Phiên pha phương pháp sinh giả định hai pha 5.4.1 Phiên pha thuật toán sinh giả định 5.4.2 Phiên cài đặt thuật toán thực thi Teacher 5.5 Thảo luận 5.5.1 Một số vấn đề thực tế cài đặt 5.5.2 Ví dụ cho q trình sinh giả định vơ hạn 5.6 Tính đắn 5.7 Thực nghiệm 5.8 Tổng kết 111 111 113 116 116 118 119 121 124 Chương KẾT LUẬN 126 6.1 Các kết đạt 126 6.2 Hướng phát triển 128 iii Danh sách hình vẽ 1.1 Tổng quan phương pháp kiểm chứng giả định - đảm bảo vấn đề tồn 2.1 Mô hình kiểm chứng giả định - đảm bảo 26 3.1 3.2 3.3 3.7 Tương tác L∗ Learner T eacher Quá trình kiểm chứng thành phần bước thứ i Một phản ví dụ cho thấy giả định sinh phương pháp Cobleigh cộng [29] mạnh Mối quan hệ s, L(A), and L(AW ) Ý tưởng phương pháp sinh giả định mạnh cục dựa vào L∗ Ví dụ cho tồn giả định nhỏ mạnh (ALM S ) giả định sinh Thuật toán 3.1 (A) Ý tưởng để tính tempQ, comF inalState, Cikj 3.8 Ý tưởng phương pháp sinh giả định nhỏ mạnh cục bộ.53 4.1 4.2 4.6 Thuật toán CBAG Thuật toán LWAG sinh giả định yếu cục cho việc kiểm chứng giả định - đảm bảo cho CBS Mối quan hệ L(AO ), L(AN ), L(AW ) Mối quan hệ ListN W ListN Sử dụng lại giả định sinh thuật toán LWAG cho việc kiểm chứng CBS ngữ cảnh tiến hóa Thuật toán sinh lại giả định cho CBS ngữ cảnh tiến hóa 5.1 5.2 5.3 Phương pháp sinh giả định hai pha 109 Ví dụ q trình sinh giả định lặp vơ hạn 119 Ứng viên cho giả định tương ứng 119 3.4 3.5 3.6 4.3 4.4 4.5 iv 33 35 37 38 44 46 47 77 80 86 87 89 91 Danh sách bảng 2.1 Các phép gán cho ví dụ chuỗi 18 3.1 3.2 3.3 Kết thực nghiệm so sánh Thuật toán 3.1 Thuật toán 3.3 56 Kết thực nghiệm so sánh Thuật toán 3.1 Thuật toán 3.4 59 Không gian trạng thái giảm với giả định sinh Thuật toán 3.4 60 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Bảng chân lý phép tốn lơgic kéo theo Sinh giả định sử dụng thuật toán LWAG Sinh giả định cho hệ thống ngữ cảnh tiến hóa sử dụng thuật tốn LWAG phương pháp kiểm chứng đề xuất So sánh phương pháp sinh giả định So sánh phương pháp sinh lại giả định 5.1 5.2 Một bảng quan sát trình kiểm chứng M 118 Kết thực nghiệm phiên pha 123 v 79 92 93 98 101 Thuật ngữ từ viết tắt Từ viết tắt AG Giải nghĩa tạm dịch Giả định - đảm bảo Từ gốc AMC Assume-Guarantee Assume-Guarantee Verification Adaptive Model Checking CBAG CDNF-based assumption generation CBS Component-based software Conjunction of Disjunctive Normal Form AGV Kiểm chứng giả định - đảm bảo CIRC-AG Circular Assume-Guarantee CNF Conjunctive Normal Form Kiểm chứng mơ hình thích nghi Thuật toán sinh giả định dựa thuật toán CDNF Phần mềm dựa thành phần Tên thuật toán học hàm lôgic dùng để sinh giả định Kiểm chứng giả định - đảm bảo quay vòng Dạng chuẩn hội DFA DNF EQ Deterministic Finite State Automata Disjunctive Normal Form Equivalence query Ơ-tơ-mát hữu hạn trạng thái đơn định Dạng chuẩn tuyển Thuật toán trả lời truy vấn ứng viên ERA FMS GSS Event-Recording Automaton Flexible Manufacturing System Gas station system IMQ Improved membership query IW LTS Is witness Locally minimum and strongest assumption generation tool Locally strongest assumption generation tool Labelled transition system Ơ-tơ-mát ghi kiện Hệ thống sản xuất linh hoạt Hệ thống trạm gas Thuật toán trả lời truy vấn thành viên cải tiến Thuật toán phân tích phản ví dụ Cơng cụ sinh giả định nhỏ mạnh cục LTSA Labelled transition system analyser LWAG MTBDD Local weakest assumption generation Multiterminal binary decision diagram NC-AG Non-circular assume-guarantee OMQ Original membership query PAT Process Analysis Toolkit Tivet Timed systems verification tool CDNF LMAG LSAG Công cụ sinh giả định mạnh cục vi Hệ thống chuyển trạng thái gán nhãn Công cụ hỗ trợ đặc tả kiểm chứng hệ thống chuyển trạng thái gán nhãn Thuật toán sinh giả định yếu cục Sơ đồ định nhị phân đa chiều Kiểm chứng giả định - đảm bảo không quay vịng Thuật tốn trả lời truy vấn thành viên ban đầu Tên công cụ đặc tả, kiểm chứng phần mềm Cơng cụ kiểm chứng phần mềm có ràng buộc thời gian Lời cam đoan Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực hướng dẫn thầy giáo, PGS TS Phạm Ngọc Hùng thầy giáo, TS Võ Đình Hiếu Bộ môn Công nghệ Phần mềm, Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Các số liệu kết trình bày luận án trung thực, chưa công bố tác giả hay cơng trình khác Tác giả Trần Hồng Việt vii Lời cảm ơn Trước tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo, PGS TS Phạm Ngọc Hùng thầy giáo, TS Võ Đình Hiếu – người hướng dẫn, khuyến khích, truyền cảm hứng, bảo tạo cho điều kiện tốt từ bắt đầu làm nghiên cứu sinh đến hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt Thầy Cô Bộ mơn Cơng Nghệ Phần Mềm tận tình đào tạo, cung cấp cho kiến thức vô quý giá, tạo điều kiện tốt cho tơi mơi trường làm việc suốt q trình học tập, nghiên cứu Trường Tôi xin trân trọng cảm ơn đề tài mã số 102.03-2015.25 tài trợ Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia (NAFOSTED) hỗ trợ tơi q trình thực luận án Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn người thân gia đình tồn thể bạn bè giúp đỡ, động viên lúc gặp phải khó khăn suốt q trình học tập nghiên cứu viii ... sinh giả định nhỏ mạnh cho việc kiểm chứng phần mềm dựa thành phần, (ii) phương pháp kiểm chứng hồi quy giả định - đảm bảo cho phần mềm tiến hóa, (iii) kết thử nghiệm cài đặt phiên pha cho phương. ..h giả định nhỏ mạnh cục cho toán kiểm chứng giả định - đảm bảo cho phần mềm dựa thành phần đặc tả LTS Các giả định sử dụng lại cách hiệu để giảm chi phí sinh lại giả định kiểm chứng phần mềm tiế...h đề Các giả định giảm chi phí kiểm chứng cách giảm số lần cần phải sinh lại giả định kiểm chứng phần mềm tiến hóa Phương pháp dựa thực tế giả định yếu (ngơn ngữ lớn) thành phần phần mềm tiến hó