Zlepšení přesnosti formální analýzy programů v nástroji 2LS
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Cílem této práce je navrhnout způsob vedoucí ke zvýšení přesnosti analýzy programů pomocí nástroje 2LS, založený na existujících konceptech, a to hlavně na syntézi invariant na základě šablon. 2LS je nástroj pro statickou analýzu programů napsaných v jazyce C, který využívá SMT solver a abstraktní interpretaci k automatickému odvození invariant. V případě kdy 2LS nedokáže rozhodnout zda je program správný, navrhované řešení analyzuje invarianty vypočítané v různých abstraktních doménách, a identifikuje takové části invariant, které mohou s největší pravděpodobností způsobit nejednoznačnost verifikace. Pomocí těchto získaných informací, dokáže navrhnutá metoda identifikovat proměnné původního programu, na kterých pravděpodobně závisí úspěch verifikace. Výstup tohoto řešení může posloužit jako zpětná vazba indikující proměnné, jejíchž problematické hodnoty by měly být omezeny. Také může být výstup využit vývojáři 2LS pro účely debugování při vývoji nových analýz. Řešení bylo implementováno v nástroji 2LS. Na základě různých experimentů mezinárodní soutěže ve verifikaci programů SV-COMP, dokáže řešení identifikovat proměnné způsobující nejednoznačnost verifikace ve více než polovině programů, na kterých verifikace momentálně selhává.
The goal of this work is to propose a way to improve precision of program analysis in the 2LS framework, based on its existing concepts, mainly template-based synthesis of invariants. 2LS is a static analysis framework for analysing C programs which relies on the use of an SMT solver and of abstract interpretation for automatic invariant inference. In a case when 2LS can not decide whether a program is correct, the proposed solution analyses the invariants computed in various abstract domains and identifies parts of the invariants that potentially cause undecidability of the verification. Using the obtained information, the designed method is able to identify variables of the original program that possibly determine whether the verification is successful. The output of our solution can be used as a feedback to indicate variables with problematic values that should be constrained. Also, it can be utilized by the 2LS developers for debugging purposes during development of new analyses. The solution has been implemented in the 2LS framework. Testing our solution on various benchmarks from the International Competition on Software Verification (SV-COMP) shows that it can identify variables that cause undecidability of the verification in more than half of the programs where the verification currently fails.
The goal of this work is to propose a way to improve precision of program analysis in the 2LS framework, based on its existing concepts, mainly template-based synthesis of invariants. 2LS is a static analysis framework for analysing C programs which relies on the use of an SMT solver and of abstract interpretation for automatic invariant inference. In a case when 2LS can not decide whether a program is correct, the proposed solution analyses the invariants computed in various abstract domains and identifies parts of the invariants that potentially cause undecidability of the verification. Using the obtained information, the designed method is able to identify variables of the original program that possibly determine whether the verification is successful. The output of our solution can be used as a feedback to indicate variables with problematic values that should be constrained. Also, it can be utilized by the 2LS developers for debugging purposes during development of new analyses. The solution has been implemented in the 2LS framework. Testing our solution on various benchmarks from the International Competition on Software Verification (SV-COMP) shows that it can identify variables that cause undecidability of the verification in more than half of the programs where the verification currently fails.
Description
Keywords
formální verifikace, analýza programů, statická analýza, 2LS, abstraktní interpretace, invariant, SSA forma, abstraktní doména, analýza na základě šablon, formal verification, program analysis, static analysis, 2LS, abstract interpretation, invariant, SSA form, abstract domain, template-based analysis
Citation
SMUTNÝ, M. Zlepšení přesnosti formální analýzy programů v nástroji 2LS [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Informační technologie
Comittee
prof. Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jan M. Honzík, CSc. (místopředseda)
Ing. František Grézl, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Smrčka, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-06-10
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm " A ". Otázky u obhajoby: --
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení