Статья
A formal model and verification problems for Software Defined Networks
This volume contains the papers presented at CS&P 2014: 23th International Workshop on Concurrency, Specification and Programming held on September 28 - October 1, 2014 in Chemnitz. Since the early seventies Warsaw University and Humboldt-University have alternately organized an annual workshop - since 1993 as CS&P. Over time, it has grown from a bilateral seminar to a meeting attended also by colleagues from other countries than Poland and Germany. This year there are 34 participants from 10 countries.
Workshop on Program Semantics, Specifi cation and Verifi cation: Theory and Applications is the leading event in Russia in the fi eld of applying of the formal methods to software analysis. Proceedings of the fourth workshop are dedicated to formalisms for program semantics, formal models and veri cation, programming and speci fication languages, etc.
В работе предлагается метод автоматизированного построения поведенческих моделей микропроцессоров, используемых при генерации тестовых программ для предсказания результатов их выполнения. Предложенный метод основан на использовании формальных спецификаций системы команд. Данный метод реализован в инструменте MicroTESK, разработанном в ИСП РАН. Инструмент успешно применяется для верификации промыш- ленных микропроцессоров.
This volume constitutes the refereed proceedings of the 37th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science, MFCS 2012, held in Bratislava, Slovakia, in August 2012. The 63 revised full papers presented together with 8 invited talks were carefully reviewed and selected from 162 submissions. Topics covered include algorithmic game theory, algorithmic learning theory, algorithms and data structures, automata, formal languages, bioinformatics, complexity, computational geometry, computer-assisted reasoning, concurrency theory, databases and knowledge-based systems, foundations of computing, logic in computer science, models of computation, semantics and verification of programs, and theoretical issues in artificial intelligence.
С развитием информационных систем (ИС) стремительно возросли объемы данных, которыми они оперируют.
Это касается как данных, вводимых в систему различными путями, так и данных, получаемых в результате некоторой обработки, то есть выводимых этой системой на различные виды носителей информации. Из последнего типа данных можно выделить целый специальный подкласс, к которому относятся так называемые логи данных.
Количество информации, записываемой в лог в течение фиксированного интервала времени, может быть весьма существенным, делая практически невозможным ручной анализ такого лога пользователем, что сталкивает нас с так называемой проблемой "больших данных" (Big Data).
Отдельный интерес представляют т.н. процессно-ориентированные информационные системы (ПОИС, PAIS), основным понятием которых является процесс. Как и в случае со многими другими ИС, ПОИС могут порождать большие логи, содержащие в себе информацию о взаимодействии процессов во времени.
Исследованием логов ПОИС с целью извлечения знаний о процессах и построения их моделей, исследованием таких моделей занимается дисциплина Process Mining, имеющая тесные связи с извлечением данным (Data Mining), машинным обучением, моделированием и анализом моделей процессов. Основные задачи и цели Process Mining могут быть укрупненно сведены к трем ключевым проблемам: 1) извлечение модели из лога данных (process discovery), 2) проверка соответствия некоторой модели реальным данным (conformance checking) и 3) улучшение и исправление модели в соответствии с учетом изменяющихся данных (enhancement).
К настоящему моменту разработан ряд инструментов для Process Mining. Одним из наиболее распространенных инструментов является ProM — кросс-платформенное приложение с расширяемой плагинами функциональностью.
Плагины ProM выполняют задачи Process Mining с использованием различных алгоритмов, некоторые из них в настоящий момент находятся в процессе постоянного исследования и улучшения, а часть — представляет собой, в основном, историческую ценность. Большое число плагинов выполняет утилитарные и вспомогательные функции: это извлечение данных из различных источников, подготовка (преобразование) данных к формату, подходящему для использования с тем или иным алгоритмом, конвертация различных форматов между собой, визуализация и анимация полученных результатов и др.
Часто для выполнения предметно-ориентированного эксперимента приходится осуществлять последовательный запуск нескольких (иногда десятков) плагинов, каждый из которых выполняет узкую часть общей задачи. Ситуация усложняется, когда подобную последовательность запусков приходится осуществлять снова и снова, изменяя отдельные параметры отдельных плагинов, например с целью поиска оптимальных результатов. Процесс становится исключительно трудоемким в случае проведения широкомасштабных экспериментов (large-scale experiments), вовлекающих множество плагинов и определенную логику для автоматической интерпретации полученных результатов.
В данной работе (докладе) предлагается концепция языка построения моделей извлечения и анализа процессов и описание набора плагинов DPMine/P для инструмента ProM, являющихся механизмом реализации этого языка.
Разрабатываемый язык нацелен на реализацию объединения отдельных этапов эксперимента в единую последовательность, поддержку конструкций циклов и других элементов управления потоками исполнения, обладание прозрачной, но гибкой семантикой.
Рассмотрение языка осуществляется с двух уровней представления: на нижнем уровне находится инструменто-ориентированная объектная модель; на верхнем — собственно язык, базирующийся на XML, а также графическое представление, позволяющее задавать модель процесса в виде набора строительных элементов (блоков). Графическая модель преобразуется в XML-представление, которое компилируется в объектную модель, которая в свою очередь исполняется на базе инструмента Process Mining, в частном случае — ProM.
Реализация основной семантики языка осуществляется через концепцию блоков, портов, коннекторов и схем.
Блок — основной строительный элемент языка, рассматривается как элементарная операция, но необязательно таковой является. Блок, в зависимости от своего типа, реализует одиночную задачу базового инструмента (например путем вызова определенного его плагина), используется для иерархического представления сложных схем (в виде единого блока специального типа "схема"), реализует конструкции управления потоком выполнения, используется как оператор подстановки для передачи какой-то схемы в другую схему в виде параметра (вводя элементы функционального программирования) и др. По выполняемой функции блоки объединяются в иерархию типов.
Порт — объект связи, принадлежащий некоторому блоку, обладающий характеристиками направления (входные, выходные и прокси-порты) и типа данных. Используются для транспортировки объектов заданного типа в блоки и из них.
Коннектор — направленный объект связи, соединяющий два блока через их порты: выходной порт одного блока с входным портом другого.
Схема — множество взаимодействующих блоков, связанных между собой коннекторами. Является основным механизмом реализации абстрагирования, изолирования и иерархии подпроцессов.
На уровне инструмента ProM язык DPMine/P рассматривается как набор плагинов и объектов данных (являющихся входными и выходными для данных плагинов). Основным объектом является (объектная) модель эксперимента DPModel/P. Исполнение модели состоит в исполнении главной схемы этой модели (схемы верхнего уровня) с формированием отчета об исполнении (в т.ч. ошибках и др.) Исполнение модели осуществляется специальным агентом — интерпретатором, реализация которого тесно связана с базовым инструментом и для ProM'а и представляется в виде разрабатываемого плагина — DPMineExecutor.
Исполнение модели включает исполнение входящих в нее в границах главной схемы блоков. Исполнением блока является набор действий, выполняемых интерпретатором по отношению к данному блоку, в зависимости от его типа и набора входных параметров (на входных портах этого блока). Для выполнение блоков некоторой схемы в правильной последовательности, определяемой структурой связи блоков между собой, вводятся такие понятия, как зависимости блока, удовлетворение зависимостей, состояния блоков по принципу удовлетворенных зависимостей, (не)исполненности и др.
В работе рассматриваются примеры схем и последовательности исполнения различных блоков, входящих в их состав.
На верхнесреднем уровне (представления/хранения) модели, схемы и блоки имеют различное XML-представление, определяемое их типом. В работе приводятся примеры XML-описания блоков различных типов (задачи, схемы, циклы, накопители и др.) и библиотек блоков-задач, ориентированных на инструмент ProM.
Наконец, приводится рассмотрение некоторых кейсов, включающих реализацию предметно-зависимых экспериментов, описанных на разрабатываемом языке.
This paper regards problems of analysis and verification of complex modern operating systems, which should take into account variability and configurability of those systems. The main problems of current interest are related with conditional compilation as variability mechanism widely used in system software domain. It makes impossible fruitful analysis of separate pieces of code combined into system variants, because most of these pieces of code has no interface and behavior. From the other side, analysis of all separate variants is also impossible due to their enormous number. The paper provides an overview of analysis methods that are able to cope with the stated problems, distinguishing two classes of such approaches: analysis of variants sampling based on some variants coverage criteria and variation-aware analysis processing many variants simultaneously and using similarities between them to minimize resources required. For future development we choose the most scalable technics, sampling analysis based on code coverage and on coverage of feature combinations and variation-aware analysis using counterexample guided abstraction refinement approach.
Nested Petri nets is an extension of Petri net formalism with net tokens for modelling multi-agent distributed systems with complex structure. Temporal logics, such as CTL, are used to state requirements of software systems behaviour. However, in the case of nested Petri nets models, CTL is not expressive enough for specification of system behaviour. In this paper we propose an extension of CTL with a new modality for specifying agents behavior. We define syntax and formal semantics for our logic, and give small examples of its usage.
Журналы событий, сохраняемые современными информационными и техническими системами, как правило, содержат достаточно данных для автоматизированного восстановления моделей соответствующих процессов. Разработано множество алгоритмов для построения моделей процессов, проверки соответствия фактического поведения системы модельному, сравнения моделей процессов, и т.д. Однако возможность быстрого анализа выбираемых пользователями частей журнала до сих пор не нашла полноценной реализации. В статье описан метод многомерного хранения журналов событий для извлечения и анализа процессов, основанный на подходе ROLAP. Результатом анализа журнала является направленный невзвешенный граф, представляющий собою сумму возможных последовательностей событий, упорядоченных по вероятности их возникновения с учетом заданных условий. Разработанный инструмент позволяет выполнять совместный анализ моделей подпроцессов, восстановленных из частей журнала путем задания критериев отбора событий и требуемого уровня детализации модели.
В монографии приведены результаты исследования, посвященного управлению жизненным циклом информационных систем, а также анализу стандартов, сводов знаний и корпоративных методик, использующихся в ИТ-проектах. Приведены характеристики фаз ЖЦИС из практики управления ИТ-проектами, а также практические рекомендации по управлению такими проектами. Книга предназначена для научных работников, сотрудников научно- технических предприятий и работников государственных органов управлений, а также студентов, аспирантов, слушателей бизнес-школ повышения квалификации и переподготовки кадров. Книга содержит практические рекомендации для руководителей ИТ-проектов, а также сотрудников компаний, занимающихся проектной деятельностью в области ИТ-проектов.
The geographic information system (GIS) is based on the first and only Russian Imperial Census of 1897 and the First All-Union Census of the Soviet Union of 1926. The GIS features vector data (shapefiles) of allprovinces of the two states. For the 1897 census, there is information about linguistic, religious, and social estate groups. The part based on the 1926 census features nationality. Both shapefiles include information on gender, rural and urban population. The GIS allows for producing any necessary maps for individual studies of the period which require the administrative boundaries and demographic information.
В данной работе рассматривается пятое уравнение Пенлеве, которое имеет 4 комплексных параметра. Методами степенной геометрии ищутся асимптотические разложения его решений в окрестности его неособой точки z=z0, z0≠0, z0≠∞, при любых значениях параметров уравнения. Показано, что имеется ровно 10 семейств разложений решений уравнения. Все они - по целым степеням локальной переменной z - z0. Из них одно новое; у него произвольный коэффициент при четвертой степени локальной переменной. Одно из семейств однопараметрическое, остальные - двухпараметрические. Доказано, что все разложения сходятся в окрестности (а являющиеся полюсами - в проколотой окрестности) точки z=z0.
В данной работе рассматривается пятое уравнение Пенлеве, которое имеет 4 комплексных параметра α, β, γ, δ. Методами степенной геометрии ищутся асимптотические разложения его решений при x → ∞. При α≠0 найдено 10 степенных разложений с двумя экспоненциальными добавками каждое. Шесть из них - по целым степеням x (они были известны), и четыре по полуцелым (они новые). При α=0 найдено 4 однопараметрических семейства экспоненциальных асимптотик y(x) и 3 однопараметрических семейства сложных разложений x=x(y). Все экспоненциальные добавки, экспоненциальные асимптотики и сложные разложения найдены впервые. Также уточнена техника вычисления экспоненциальных добавок.
В данной работе рассматривается пятое уравнение Пенлеве. Методами степенной геометрии ищутся асимптотические разложения его решений при x → 0. Получено 27 семейств разложений решений уравнения. 19 из них получены из разложений решений шестого уравнения Пенлеве. Среди остальных 8 семейств одно было известно раньше, ещё одно может быть получено из разложения решения третьего уравнения Пенлеве. Новыми являются 3 семейства полуэкзотических разложений, 2 семейства сложных разложений и семейство степенно-логарифмических разложений.
Электронное издание является сборником материалов международной научно-практической конференции "Теория активных систем" (ТАС-2014)