|
|
Kongruence pro stromové automaty
Žufan, Petr ; Janků, Petr (oponent) ; Holík, Lukáš (vedoucí práce)
Tento článek pojednává o testování ekvivalence stromových automatů (TA). Přináší nový algoritmus vycházející z algoritmu Bonchiho a Pouse pro slovní automaty. Tento nový algoritmus spojuje bisimulaci s determinizací za běhu. Pomocí optimalizace založené na kongruenčním uzávěru se snaží vyhýbat extrémnímu zvětšování stavového prostoru. Z tohoto hlediska je lepší než jiné metody pro tento problém.
|
|
|
Automata in Infinite-state Formal Verification
Lengál, Ondřej ; Jančar, Petr (oponent) ; Veith, Helmut (oponent) ; Esparza, Javier (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
The work presented in this thesis focuses on finite state automata over finite words and finite trees, and the use of such automata in formal verification of infinite-state systems. First, we focus on extensions of a previously introduced framework for verifi cation of heap-manipulating programs-in particular programs with complex dynamic data structures-based on tree automata. We propose several extensions to the framework, such as making it fully automated or extending it to consider ordering over data values. Further, we also propose novel decision procedures for two logics that are often used in formal verification: separation logic and weak monadic second order logic of one successor. These decision procedures are based on a translation of the problem into the domain of automata and subsequent manipulation in the target domain. Finally, we have also developed new approaches for efficient manipulation with tree automata, mainly for testing language inclusion and for handling automata with large alphabets, and implemented them in a library for general use. The developed algorithms are used as the key technology to make the above mentioned techniques feasible in practice.
|
|
|
Efektivní algoritmy pro stromové automaty
Valeš, Ondřej ; Hruška, Martin (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem této práce je navržení efektivních algoritmů pro testování jazykové ekvivalence a inkluze stromových automatů a dále pak implementace těchto algoritmů jako rozšíření knihovny VATA. Nejprve je provedena rešerše existujících přístupů testování ekvivalence a inkluze slovních i stromových automatů. Z nich poté vychází návrh nového přístupu k testování ekvivalence a inkluze jazyků stromových automatů založený na bisimulaci vzhledem ke kongruenci, ke kterému je představen formální důkaz korektnosti. Součástí práce je také srovnání efektivity představeného algoritmu a již existujících přístupů, které ukazuje, že na obtížných případech je náš algoritmus často lepší než existující přístupy.
|
|
|
Lidské rozhraní k automatovým knihovnám nástroje MONA
Pyšný, Radek ; Šimáček, Jiří (oponent) ; Rogalewicz, Adam (vedoucí práce)
Konečné stromové automaty jsou formalismem používaným v mnoha různých oblastech informatiky, mimo jiné v oblasti formální verifikace. V současné době existuje několik nástrojů pro práci s konečnými stromovými automaty, avšak knihovny nástroje MONA jsou pro tyto účely nejlepší. Právě konečné stromové automaty jsou častým nástrojem pro formální verifikaci počítačových systémů, které pracují s dynamickými datovými strukturami. Způsob, jakým je realizováno zadávání konečných stromových automatů pro knihovny nástroje MONA , je pro člověka značně náročný, protože je nutné funkci přechodu konečného stromového automatu zadat ve formě několika multiterminálních binárních rozhodovacích diagramů. Cílem této diplomové práce je navrhnout a implementovat nástroj pro převod konečných stromových automatů zapsaných výčtem pravidel do interního formátu nástroje MONA .
|
|
|
Efficient Automata Techniques and Their Applications
Havlena, Vojtěch ; Jančar, Petr (oponent) ; Mayr, Richard (oponent) ; Esparza, Javier (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis develops efficient techniques for finite automata and their applications. In particular, we focus on finite automata in network intrusion detection and automata in decision procedures and verification. In the first part of the thesis, we propose techniques of approximate reduction of nondeterministic automata decreasing consumption of resources of hardware-accelerated deep packet inspection. The second part is devoted to automata in decision procedures, in particular, to weak monadic second-order logic of k successors (WSkS) and the theory of strings. We propose a novel decision procedure for WS2S based on automata terms allowing one to effectively prune the state space. Further, we study techniques of WSkS formulae preprocessing intended to reduce the sizes of constructed intermediate automata. Moreover, we employ automata in a decision procedure of the theory of strings for efficient handling of the proof graph. The last part of the thesis then proposes optimizations in rank-based Buchi automata complementation reducing the number of generated states during the construction.
|
|
|
A Decision Procedure for the WSkS Logic
Fiedor, Tomáš ; Rogalewicz, Adam (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Various types of logics are often used as a means for formal specification of systems. The weak monadic second-order logic of k successors (WSkS) is one of these logics with quite high expressivity, yet still decidable. Although the complexity of checking satisfiability of a WSkS formula is not even in the ELEMENTARY class, there are approaches to this problem based on deterministic tree automata that perform well in practice, like the MONA tool that efficiently solves the class of practical formulae, but fails for some others. This work extends the class of practically solvable formulae with the use of recently developed techniques for efficient manipulation of non-deterministic automata (such as the antichains algorithm for testing universality) and designs a new decision procedure using non-deterministic automata. The procedure is implemented and is compared with the MONA tool and for some cases yield better results than MONA.
|
|
|
Nástoj pro abstraktní regulární stromový model checking
Mráz, Patrik ; Rogalewicz, Adam (oponent) ; Hruška, Martin (vedoucí práce)
Formálna verifikácia sa zaoberá dokazovaním korektnosti systému podľa daných špecifikácií.Jej potrebu znásobuje stále väčšia rozšírenosť počítačov a neustály rast zložitosti aj rozsiahlosti vyvíjaných systémov. Cieľom tejto práce je implementácia nástroja formálnejverifikácie abstraktný regulárny stromový model checking (ARTMC) nad knižnicou VATA. Pre dosiahnutie tohto cieľa bolo potrebné rozšíriť knižnicu VATA o konečné stromové prevodníky,abstrakcie stromových automatov a integrovať ich spolu s nástrojom ARTMC doknižnice VATA.
|
|
|
Efektivní knihovna pro práci s konečnými stromovými automaty
Lengál, Ondřej ; Konečný, Filip (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
Mnoho současných počítačových systémů používá dynamické datové či řídicí struktury předem neomezené velikosti. Tyto datové struktury mají často charakter stromů nebo se dají zakódovat jako stromy s některými dodatečnými ukazateli nad stromovou kostrou. Této skutečnosti využívají některé v současné době intenzivně studované techniky formální verifikace, které reprezentují nekonečně mnoho stavů konečným stromovým automatem. Nicméně v současnosti neexistuje efektivní a flexibilní implementace knihovny pro stromové automaty, která by byla pro tyto techniky vhodná. Cílem této diplomové práce je takovouto knihovnu poskytnout. Předložený text nejdříve popisuje základy teorie konečných stromových automatů a regulárních stromových jazyků. Dále jsou prozkoumány existující implementace knihoven pro stromové automaty a různé verifikační techniky pro systémy se stromovou strukturou. Poté se text zaobírá návrhem reprezentace stromového automatu a algoritmů provádějících standardní jazykové operace nad touto reprezentací, načež následuje popis implementace knihovny. Prostřednictvím provedených experimentů ukazujeme, že knihovna může konkurovat ostatním dostupným knihovnám pro práci se stromovými automaty, přičemž její výkon v určitých oblastech je řádově vyšší.
|
|
|
Automata in Decision Procedures and Performance Analysis
Fiedor, Tomáš ; Barnat, Jiří (oponent) ; Radu, Iosif (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis focuses on improving the state of the art of automata-based formal analysis and verification techniques for systems with an infinite state space. In the first part of the thesis, we develop two efficient decision procedures for the WS1S logic, both of them exploiting the correspondence between formulae of WS1S logic and finite automata. We start by proposing a novel antichain-based decision procedure which is, however, limited to formulae in the prenex normal form. Later, we generalize the approach to arbitrary formulae by defining the so-called language terms and constructing an on-the-fly procedure dealing with the terms using lazy techniques. In order to achieve an efficient implementation, we propose numerous optimizations (some of these optimization are not limited to our approaches only). We evaluated both our methods with other recent state-of-the art tools. The achieved results are encouraging and show we can extend the usage of WS1S to wider classes of formulae. The second part of the thesis focuses on resource bounds analysis of heap-manipulating programs. We propose a new class of shape norms based on lengths of paths between distinct points in the heap, which we derive automatically from the analysed program. For this class of norms, we introduce a calculus capable of precisely inferring changes of the analysed norms and use it to generate a corresponding integer representation of an input program followed by dedicated state-of-the art resource bounds analysis. We implemented our approach over the shape analysis based on forest-automata, implemented in the Forester tool, and using a well-established resource bounds analyser, implemented in the Loopus tool. In our experimental evaluation, we show that we indeed obtained a powerful analyser that is able to handle some showcase examples that were never analysed fully automatically before.
|
|
|
Efficient Automata Techniques and Their Applications
Havlena, Vojtěch ; Jančar, Petr (oponent) ; Mayr, Richard (oponent) ; Esparza, Javier (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis develops efficient techniques for finite automata and their applications. In particular, we focus on finite automata in network intrusion detection and automata in decision procedures and verification. In the first part of the thesis, we propose techniques of approximate reduction of nondeterministic automata decreasing consumption of resources of hardware-accelerated deep packet inspection. The second part is devoted to automata in decision procedures, in particular, to weak monadic second-order logic of k successors (WSkS) and the theory of strings. We propose a novel decision procedure for WS2S based on automata terms allowing one to effectively prune the state space. Further, we study techniques of WSkS formulae preprocessing intended to reduce the sizes of constructed intermediate automata. Moreover, we employ automata in a decision procedure of the theory of strings for efficient handling of the proof graph. The last part of the thesis then proposes optimizations in rank-based Buchi automata complementation reducing the number of generated states during the construction.
|
host ::
RSS.