Program analysis using interval abstraction and backward refinement

Bc. Pavol Mišenko

Bachelor's thesis

Anotácia:

Behom vývoja softvéru sa často stáva, že sú do neho neúmyselne zavedené chyby meniace správanie programu. Za účelom hľadania chýb sa obvykle implementujú testy, ktoré ale väčšinou nie sú schopné pokryť všetky možné prípady. Najmä v situáciách, kedy systém interaguje s prostredím. Formálna verifikácia poskytuje presnejšiu metódu kontroly programu. Nástroj LART pristupuje k problému verifikácie cez abstrakciu pomocou kompilácie. Za účelom abstrakcie je možné použiť viacero abstraktných domén. Takouto doménou je napríklad aj intervalová doména. V tejto práci sme popísali a formalizovali algoritmus spätného spresňovania pre nerelačné domény. Na intervalovej doméne sme popísali implementáciu operácií potrebných na zavedenie spätného spresňovania. Funkčnosť algoritmu je demonštrovaná jeho implementáciou pre intervalovú doménu. V závere práce porovnávame prístup spresňovacieho algoritmu pre samotnú intervalovú doménu a symbolickú analýzu.

Abstract:

During software development, it is not unusual for unintentional errors to be introduced into the software, thus changing the behavior of the program. In order to find errors, tests are usually implemented, but they are generally not able to cover all possible cases. Especially in situations where the system interacts with the environment. Formal verification provides a better way to check the program. The LART tool approaches the verification problem through abstraction using compilation. For the purpose of abstraction, it is thus possible to use multiple abstract domains. One of those domains is for example the interval domain. In this work, we described and formalized a backward refinement algorithm for non-relational domains. In the interval domain, we have described the implementation of the necessary operations to introduce backward refinement. The functionality of the algorithm is demonstrated by its implementation for the interval domain. The work also includes a comparison of the refinement approach for the interval domain itself, and symbolic analysis.

Keywords

software analysis, data abstraction, interval abstract domain, compilation-based abstraction, LART, C, C++

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 12. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 31. 1. 2023
• Vedúci: RNDr. Henrich Lauko
• Oponent: prof. RNDr. Jan Strejček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / odbor:
Informatics / Informatics