Rozšíření nástroje STORM model checker pro GSMP modely

Bc. Roman Hajdúk

Bachelor's thesis

Extension of STORM model checker for GSMP models

Abstract:

Generalizovaný čiastočný Markovov proces (GSMP) je formalizmus použiteľný na modelovanie pravdepodobnostných systémov. GSMP model je schopný simulovať systémy ktoré sa vyvíjajú v spojitom čase a sú riadené výskytom určitých udalostí. Program STORM, ktorý je stále v aktívnom vývoji, je jeden z najpoužívanejších nástrojov pre analýzu pravdebodobnostných systémov. Ako prvé poskytneme potrebné základy z oblasti teórie pravdepodovnostných systémov. Následne predstavíme a analyzujeme nový modelovací jazyk pre GSMP modely, ktorý sme navrhli ako rozšírenie existujúceho modelovacieho jazyka PRISM. Hlavný cieľ tejto práce je rozšíriť STORM o podporu pre GSMP modely. Naše rozšírenie sme navrhli modulárne, so zámerom pripraviť vhodné základy pre budúce projekty. Navyše sme overili korektnosť našej implementácie prostredníctvom porovnávania výsledkov s programom podobného charakteru. Medzi možnými využitiami tejto práce sú špecifikácia syntaxe a sémantiky GSMP, dokumentácia programu STORM, a v neposlednom rade sme poskytli dobrý štartovací bod pre projekty ktoré majú za cieľ rozšíriť STORM o vlastné verifikačné metódy pre GSMP modely.

Abstract:

Generalized semi-Markov chain (GSMP) is a useful formalism for modeling systems that exhibit probabilistic behavior. GSMP is a model capable of describing continuous-time systems that use events as the driving force. One of the most notable probabilistic model checkers is STORM, which is still in active development. Firstly, we provide a necessary background in theory of probabilistic model checking. Afterwards, a new modeling language for GSMP model, which we based on the current version of input language PRISM, is proposed and carefully analyzed. The essential objective of the assignment is extending STORM by support for GSMP models. We have designed our extension modularly, with the intention to lay the groundwork for future projects. Furthermore, we ensure program correctness by checking the results of our extension against a project of similar nature. Among possible usages of this thesis is the specification of our proposed GSMP syntax and semantics, documentation of STORM model checker, and lastly, we provide a good starting point for extensions of STORM that aim to implement custom verification methods for GSMP models.

Keywords

Markov chain, continuous-time Markov chain (CTMC), generalized semi-Markov process (GSMP), STORM model checker, PRISM language

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2018
• Supervisor: RNDr. Vojtěch Řehák, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Tomáš Brázdil, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Applied Informatics / Applied Informatics