GhostFunc:一种针对Rust操作系统内核的验证方法

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操作系统是软件的基础平台,操作系统内核的安全性往往影响重大.Rust是逐渐兴起的内存安全语言,具有生命周期、所有权、借用检查、RAII等安全机制,使用Rust语言构建内核逐渐成为当前热门的研究方向.但目前使用Rust构建的系统多包含部分unsafe代码段,无法从根本上保证语言层面的安全性,因而针对unsafe代码段的验证对于保证Rust构建的内核正确可靠尤为重要.本文以某使用Rust构建的微内核为对象,提出了GhostFunc的safe和unsafe代码段组合验证方法,将两类代码段采用不同层级的抽象,使用GhostFunc进行组合验证.本文针对任务管理与调度模块,基于λ_Rust 形式化了Arc<T>等unsafe代码段,并给出了形式化GhostFunc的具体实现,完成了此方法的验证实例.本文所有验证工作基于定理证明的方法,在Coq中采用Iris分离逻辑框架完成了正确性的验证.… …   相似文献

何韬  董威  文艳军 《软件学报》2025,36(8)

基于下推自动机的同步数据流语言可信编译方法

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同步数据流语言Lustre是安全关键系统开发中常用的开发语言,其现存的官方代码生成器和SCADE的KCG代码生成器既没有经过形式化验证,对用户也处于黑盒状态.近年来,通过证明源代码和目标代码的等价性间接证明编译器的正确性的翻译确认方法被证明是成功的.基于下推自动机的编译方法和基于… …   相似文献

于涛  王珊珊  徐芊卉  董晓晗  胡代金  罗杰  杨溢龙  吕江花  马殿富 《软件学报》2025,36(8)

Fast-USYN:从酉矩阵到高质量量子电路的快速合成方法

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当前的量子程序一般由量子电路表示,由多个量子门组成.如果程序包含了被直接表示为酉矩阵的门,需要将这些量子门转化为基本门所构成的量子电路.该步骤被称为量子电路合成.然而,当前的合成方法可能会生成包含数千个门的量子电路.这些量子电路的质量较低,在部署到真实含噪声的量子硬件时非常容易输出错误的结果.此外,在保证门数量较小的情况下,当量子比特数量增至8时,量子电路合成需要数周甚至数月的时间.在这项工作中,本研究提出了一种量子电路合成方法,实现了从酉矩阵到高质量量子电路的快速合成.本研究首先介绍了一种迭代方法,通过插入电路模块来逼近目标酉矩阵.在迭代中,文章提出一种具有奖励机制的前瞻策略减少冗余量子门.在量子电路合成的加速过程中,本研究为了减少候选电路模块的空间,提出了一种剪枝方法,其首先描述每个候选电路模块的闭包来刻画电路的表示空间,然后基于模块的表示空间重叠率进行剪枝,以此构建了一个小而高质量的候选集合.此外,为了减少搜索最优门参数的开销,本研究将选定的候选与目标酉矩阵打包成统一电路,然后通过计算其在基态上的期望来快速获得近似距离.实验证明,与当前的最优的量子电路合成方法QuCT^[1]和QFAST^[9]相比,本研究在5比特到8比特量子电路合成中实现了1.6-2.7倍的门数量减少和3.7-20.6倍的加速.… …   相似文献

谭思危  卢丽强  郎聪亮  陈明帅  尹建伟 《软件学报》2025,36(8)

单球驱动平衡机器人运动学和动力学形式化验证

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单球驱动平衡机器人是一种具有全向运动性的机器人, 其灵活性能在狭小或复杂环境中得到充分体现, 因此受到广泛关注. 在该型机器人运动学和动力学设计过程中, 保证其模型的正确性至关重要. 基于测试和仿真的传统方法难以穷尽系统所有状态, 因此可能无法捕捉到某些设计缺陷或潜在的安全风险.… …   相似文献

张善强  张景芝  施智平  王国辉  关永 《软件学报》2025,36(8)

基于混成自动机路径过滤与动态选择的CPS系统反例生成

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信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems, CPS)在安全攸关领域具有广泛的应用,保障其安全性至关重要.形式化验证是证明系统安全性的有效手段,但在现实世界中的复杂CPS系统上应用仍面临挑战.因此,反例生成的方法被提出,旨在通过寻找系统中违背安全规约的反例行为… …   相似文献

王佳宛  刘熹橦  卜磊  李宣东 《软件学报》2025,36(8)

操作系统内核权能访问控制的形式验证

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操作系统内核是构建安全攸关系统软件的基础. 任何计算机系统的正确运行都依赖于底层操作系统实现的正确性,因此,对操作系统内核进行形式验证是很迫切的需求.然而,操作系统中存在的多任务并发、数据共享和竞争等行为,给操作系统内核的验证带来很大的挑战.近年来,基于定理证明的方法广泛用于操作… …   相似文献

徐家乐  王淑灵  李黎明  詹博华  吕毅  代艺博  崔舍承  吴鹏  谭宇  张学军  詹乃军 《软件学报》2025,36(8)

面向Rust语言的形式化验证方法研究综述

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Rust作为一种新兴的安全系统级编程语言,以其创新的所有权模型和借用检查机制提供了内存安全和并发安全保证.尽管Rust的设计宗旨在于安全性,但现有研究揭示了其仍面临诸多安全挑战.形式化验证作为一种基于严格数学基础的方法,为Rust安全性提升提供了强有力保障.通过构建精准清晰的语义… …   相似文献

张卓若  常瑞  杨申毅  陈芳 《软件学报》2025,36(8)

分布式系统动态测试技术研究综述

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分布式系统是当今计算生态系统的支柱,它使得现代计算更加强大、可靠和灵活,覆盖了从云计算、大数据处理到物联网等多个关键领域。然而,由于系统的复杂性,分布式系统在代码实现过程中总是会不可避免地引入一些代码缺陷,从而对系统的可用性、鲁棒性以及安全性造成巨大威胁。因此,分布式系统的测试以… …   相似文献

陈元亮  马福辰  周远航  颜臻  姜宇  孙家广 《软件学报》2025,36(7)

结合特征生成与重放的可扩展安全虹膜识别

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随着信息技术的快速发展,安全认证技术成为了个人隐私和数据安全的重要保障.其中,虹膜识别技术凭借其出色的准确性和稳定性,被广泛应用于系统访问控制、医疗保健以及司法实践等领域.然而用户的虹膜特征数据泄露,就是永久性丢失,无法进行更改或者撤销.因此,虹膜特征数据的隐私保护尤为重要.随着… …   相似文献

赵冬冬  宋宝刚  廖虎成  闫江  向剑文 《软件学报》2025,36(7)

深度学习编译器缺陷实证研究：现状与演化分析

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深度学习编译器已被广泛应用于深度学习模型的性能优化和部署。与传统编译器类似,深度学习编译器也存在缺陷,存在缺陷的深度学习编译器会导致编译失败或者产生错误的编译结果,甚至有时会带来灾难性的后果。为了深入理解深度学习编译器缺陷的特性,已有工作针对深度学习编译器早期的603个缺陷进行研… …   相似文献

沈庆超  田家硕  陈俊洁  陈翔  陈庆燕  王赞 《软件学报》2025,36(7)