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《华南理工大学》 2010年
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移动界程演算及模型检测应用的关键问题研究

林荣德  
【摘要】: 近10年来,以界程演算(Mobile Ambients)为代表移动进程演算模型已成为移动计算形式化理论的研究热点,但相对于理论研究方面的丰富成果,模型实用化方面研究相对较少,特别是将界程演算实际应用于移动计算系统的核心程序语言,或系统建模语言的应用界程演算模型,以及相关模型检测系统的实现等方面还有待进一步研究。本文针对上述问题,在面向移动计算系统建模应用的扩展界程演算、界程演算的空间逻辑、偏序模型检测方法以及模型检测系统实现框架等方面进行了研究。主要工作包括: 1、提出了以“界程”为核心概念的、面向移动计算系统建模应用的扩展演算模型。本文针对移动计算系统的建模语言需要表达IF-THEN-ELSE语义以及模型性质的自动验证需要系统模型保持有限状态性质这一命题进行了研究,提出了一种扩展界程演算模型--应用界程演算(简称Applied-AC演算)。该演算首先在现有界程扩展演算中引入IF-THEN-ELSE结构的进程,并采用带参数的递归进程结构来表示进程的重复执行。该演算引入一种标准化操作来处理IF-THEN-ELSE结构进程的语义,简化了模型检测时空间逻辑语义的复杂性。该演算还研究了Applied-AC演算的有限控制进程的问题,采用类型系统来保证Applied-AC进程在基于结构同余所确立的等价关系下的有限控制性,并研究了有限控制的Applied-AC演算对有限PI演算进程的翻译方法。本文采用的类型系统和有限控制界程演算对有限PI演算的翻译方法可推广应到到其它所有含有协动作原语的界程演算扩展模型。 2、提出了一种可判定的、融合了空间模态和行为模态的空间逻辑。针对空间逻辑中的并发模态副词是观察进程交互行为的关键因素,但引入并发模态副词又导致模型检测的不可判定性这一问题。提出了一种可判定的、融合了空间模态和行为模态思想的应用界程逻辑,并给出该逻辑在Applied-AC演算下的逻辑语义及模型检测算法。本文还分析了Applied-AC演算进程在应用界程逻辑下的逻辑等价与结构同余之间的包含关系,表明了运用逻辑等价方式能够以更抽象的层次来观察进程行为等价性质。 3、提出了Applied-AC演算进程在应用界程逻辑下采用偏序方法进行模型检测的算法。本文分析了在应用界程演算和应用界程逻辑下采用偏序方法进行模型检测所面临的问题;研究了Applied-AC进程偏序合流归约应具有的性质以及影响进程满足偏序合流归约的各种因素,从而给出了判别进程偏序合流归约的充分性条件。研究了应用界程逻辑公式与进程偏序合流归约造成的进程空间性质变化之间的关系,得到空间逻辑公式对进程偏序合流归约行为不可观察的充分性条件。给出判别在Applied-AC演算下进行模型检测中是否能够运用偏序方法来验证逻辑性质的方法,及其实现算法。实验结果表明本文给出的算法在验证模型的死锁性和安全性方面能够较大程度上减轻状态爆炸的现象。 4、给出了实现模型检测系统的关键数据结构和算法并实现了原型系统。进程之间结构同余关系的判定算法和数据结构是实现空间模型检测系统所面临的主要问题。Applied-AC演算引入带参数的递归进程和条件选择进程后,递归进程的执行将不再仅仅是单一进程实例的简单重复,在模型检测器内部进程不能直接采用单一的树型结构来表示。针对这个问题,本文设计了Applied-AC进程的进程等式系作为该进程在模型检测器内部表示形式,从而将检测进程之间的结构同余关系转化为检查进程等式系之间的结构等价关系。本文实现了模型检测系统的原型系统,通过实验证明了实现框架和算法的有效性。 总之,本文针对移动界程演算在移动计算系统形式化建模应用中的关键问题进行了探索,取得一定的成果。对于提高移动计算系统设计的可靠性,推动移动计算系统形式化建模应用具有重要的理论和应用价值。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP338

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈江;林荣德;;具有行为观察的移动界程演算空间逻辑[J];南京师范大学学报(工程技术版);2011年04期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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7 刘剑,林惠民;谓词μ演算和模态图的语义一致性[J];软件学报;2003年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘剑;传值进程与移动进程的模型检测方法[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
2 江华;界程演算模型检测[D];贵州大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李忠慧;张广泉;;基于UPPAAL的NS密码协议模型检测分析[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2009年04期
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5 林惠民,张文辉;模型检测:理论、方法与应用[J];电子学报;2002年S1期
6 陈火旺,王戟,董威;高可信软件工程技术[J];电子学报;2003年S1期
7 冯毅;易江芳;刘丹;佟冬;程旭;;面向SoC系统芯片中跨时钟域设计的模型检验方法[J];电子学报;2008年05期
8 尹传龙;庄雷;王从银;;实时模型检测中基于驻留环的精确加速[J];电子学报;2011年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 黄山;韩柯;王建伟;;基于SDL的组件化软件测试研究[A];第三届全国软件测试会议与移动计算、栅格、智能化高级论坛论文集[C];2009年
2 张侹;王璠;韩柯;;基于SPIN的变异分析方法研究[A];第三届全国软件测试会议与移动计算、栅格、智能化高级论坛论文集[C];2009年
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6 许梅;曹子宁;;基于谓词μ演算和空间逻辑的模型检测算法研究[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
7 张全伙;张剑达;;未来计算机与信息技术的若干研究热点与发展趋势[A];全国第十四届计算机科学及其在仪器仪表中的应用学术交流会论文集[C];2001年
8 杨秋妹;余阳;李长森;;基于Spin的工作流模型验证[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨年华;模型驱动架构中的可信嵌入式软件建模与分析[D];华东理工大学;2011年
2 黄永忠;移动代理计算模型及其在分布并行计算中的应用研究[D];解放军信息工程大学;2007年
3 马健丽;信息系统安全功能符合性检验关键技术研究[D];北京邮电大学;2010年
4 朱维军;时间区间时序逻辑模型检测:理论、算法及应用[D];西安电子科技大学;2011年
5 邢建英;程序验证关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 刘志锋;模型检测中关键技术的研究及其应用[D];南京大学;2011年
7 盛伟;考虑缓存预热时间的多核实时调度算法和分析[D];中国科学技术大学;2011年
8 席琳;形式化方法在构件组装实时系统中的应用研究[D];郑州大学;2012年
9 周桓;移动环境中的Cache技术研究[D];中国科学院软件研究所;2001年
10 朱艺华;移动通信网络中移动性管理策略研究[D];浙江大学;2002年
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1 程永江;基于时间自动机的模型验证技术[D];郑州大学;2009年
2 范素娟;基于时间自动机模型的测试用例生成方法研究[D];郑州大学;2010年
3 王永伟;基于构件的形式化方法在软件开发中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 胡柏;筛选规则智能化生成的研究与设计[D];江苏大学;2010年
5 程莹;网络安全协议的模型检测分析及验证系统[D];南昌大学;2010年
6 徐伟;安全协议自动化分析系统的设计与实现[D];解放军信息工程大学;2009年
7 姬国珍;基于Maude的安全协议的形式化分析[D];西安电子科技大学;2011年
8 秦好磊;基于树自动推理的安全协议自动化检测[D];西安电子科技大学;2011年
9 左向晖;可信信道协议的设计与形式化验证[D];北京交通大学;2011年
10 封煜佳;基于JDT的并发程序错误模式检测工具设计与实现[D];南京大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 ;A predicate spatial logic for mobile processes[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2004年03期
2 颜锋;陈韬略;韩婷婷;吕建;;空间逻辑的一个定义框架及其可判定性[J];计算机科学;2006年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 林惠民;移动进程的空间逻辑[J];中国科学E辑:技术科学;2004年02期
2 江华;李祥;;带口令的安全盒子环境演算[J];计算机工程;2007年09期
3 江华;谭新星;李祥;;μ-演算嵌套不动点表达式分块计算算法[J];计算机工程;2008年02期
4 林惠民;传值系统的互模拟与谓词等式系[J];计算机学报;1998年02期
5 刘剑,林惠民;谓词μ演算和模态图的语义一致性[J];软件学报;2003年10期
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