一种应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统与流程

技术特征：
1.一种应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述针对源代码的运行时形式化验证方法包括以下步骤：步骤一：根据源程序的需求规范，提取源程序所需满足的安全规范，使用ltl线性时态逻辑对安全规范进行刻画，并指定所需参数；步骤二：根据提取的所述安全规范以及指定的所需参数编写配置文件；步骤三：根据所述配置文件使用运行时验证工具自动生成相应的监视器文件以及切面类文件；步骤四：使用工具将切面类文件置入源程序，生成插桩后的源程序；所述步骤四包括以下步骤：步骤d1：使用插桩工具生成puma.config文件，用于编译器进行预处理，生成代码连接点的知识库；步骤d2：将生成的切面类文件移动到源程序所在的路径下，插桩工具根据知识库中的连接点和切面文件中的切入点将横切关注点代码插入源程序；步骤五：修改仿真内核，使其适用于运行时形式化验证方法；所述步骤五包括以下步骤：步骤e1：修改内核中的上下文调度函数；步骤e2：修改内核中状态转换函数；步骤六：编译插桩后的源程序和监视器文件并执行，得到运行轨迹，使用监视器对得到的运行轨迹进行验证；步骤七：根据验证结果判断插桩后的源程序是否满足性质；若不满足性质，对相应的运行轨迹进行记录或者进行程序自动修复；若满足性质，则继续监视程序的运行；所述系统包括：切面类文件及监视器文件自动生成工具，用户可定义描述程序性质的ltl线性时态逻辑公式以及配置文件，通过该工具自动生成监测程序性质的切面类以及监测程序状态的检测器；通过将修改后的仿真内核与运用切面类形式的插桩源代码，以及检测器联合编译，形成可运行目标文件，运行该文件，以检测程序的动态执行，实时验证系统的性质。2.如权利要求1所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述步骤一包括以下步骤：步骤a1：根据对源程序需求规范的分析，提取所需满足的安全规范，使用ltl线性时态逻辑来描述验证性质，得到其逻辑公式；步骤a2：声明源程序中要监测的类，并定义相应的数据结构指向监测变量以及提取变量的时序关系。3.如权利要求2所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述步骤一中，所述ltl线性时态逻辑公式用来表示源程序中变量之间的时序关系。4.如权利要求1所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述步骤二中，所述编写配置文件的步骤具体包括：步骤b1：指定配置文件的输出路径；步骤b2：指定配置文件名称；
步骤b3：声明源程序中被监视类；步骤b4：声明指向被监视类的指针，使用该指针可以指向被监视的成员变量；步骤b5：声明被监视变量，并指定监视器中的变量来存储被监视变量的值；步骤b6：声明监视类中监视变量的类型；步骤b7：指定监视器获取监视变量值的时间段；步骤b8：将所述步骤一中安全规范的ltl线性时态逻辑公式写入配置文件；步骤b9：声明需要包含的头文件。5.如权利要求1所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述步骤三包含以下步骤：步骤c1：运用本项目开发人员编写的工具，读取配置文件；步骤c2：将配置文件中的安全规范的ltl线性时态逻辑公式转换成监视器；步骤c3：将配置文件中的需要监视的变量转换成切片类。6.如权利要求1所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述步骤六包括以下步骤：步骤f1：运行插桩后的源程序，得到运行到当前时刻的运行轨迹；步骤f2：将运行轨迹传输给监视器，通过监视器监视运行轨迹，验证性质。7.如权利要求1所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述步骤七包括以下步骤：步骤g1：若验证正确，则继续监视源程序的运行；步骤g2：若该运行轨迹不满足性质，在记录该运行轨迹或采用程序自修复功能，再继续运行。8.如权利要求1所述的应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，其特征在于，所述源程序是systemc源代码、c源代码或c 源代码。

技术总结
本发明公开了一种应用于针对源代码的运行时形式化验证方法中的验证系统，所述系统包括：切面类文件及监视器文件自动生成工具，用户可定义描述程序性质的LTL线性时态逻辑公式以及配置文件，通过该工具自动生成监测程序性质的切面类以及监测程序状态的检测器；通过将修改后的SystemC的仿真内核与运用切面类形式的插桩源代码，以及检测器联合编译，形成可运行目标文件，运行该文件，以检测程序的动态执行，实时验证系统的性质。本发明可以应用到嵌入式系统及大型软件系统的形式化验证中，能够提高软件的安全性、可靠性。可靠性。可靠性。


技术研发人员：郭建 李新 张凯
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：2018.03.08
技术公布日：2022/1/21