Intégration des activités de preuve dans le processus de développement de logiciels pour les ...

180 Pages·2012·6.28 MB·French

by  Amine Raji

INTÉGRATION DES ACTIVITÉS DE PREUVE DANS
LE PROCESSUS DE DÉVELOPPEMENT DE LOGI-
CIELS POUR LES SYSTÈMES EMBARQUÉS
Amine RAJI
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Nod’ordre:2012telb0000
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Télécom Bretagne
En habilitation conjointe avec l’Université de Bretagne Sud
École Doctorale – SICMA
Intégration des activités de preuve dans le processus de
développement de logiciels pour les systèmes embarqués
Thèse de Doctorat
Mention : «Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication»
Présentée par Amine Raji
Département : – Nom du département –
Laboratoire : UMR CNRS 3192 Lab-STICC
Directeur de thèse : Prof. Yvon Kermarrec Co-directeur : Mr. Philippe Dhaussy
Soutenue le XX mars 2012
Jury :
Rapporteurs : M. Frédéric Boniol, Professeur, ONERA Toulouse
M. Benoît Baudry, HDR, IRISA Rennes
Examinateurs : Mme. Isabelle Borne, professeur, IUT Vannes, France
M. Laurent Pautet, Professeur, Telecom PARIS
Directeurs : M. Yvon Kermarrec, Professeur, Télécom Bretagne, France
M. Philippe Dhaussy, Enseignant-Chercheur, Ensta-Bretagne Brest
Invités : M. Antoine Beugnard, Professeur, Telecom Bretagne Brest
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Abstract
In past years, formal verification techniques and tools were widely developed and used
by the research community. However, the use of formal verification at industrial scale
remains difficult, expensive and requires lot of time. This is due to the size and the
complexity of manipulated models, but also, to the important gap between requirement
models manipulated by different stackholders and formal models required by existing
verification tools.
This dissertation aims therefore to develop a methodology that define activities that
fill this gap by generating formal artifacts from textual requirements and existing design
models. Our approach is based on previous work on the exploitation of contexts for
formal verification, particularly, CDL language. We extended UML use cases with the
ability to precisely describe interaction scenarios between the system under validation and
its context. We also defined a requirement specification language based on the processing
of natural language to formalize textual requirements. This formalization is performed
thanks to model transformations that generate CDL properties from textual requirements
and CDL context models form extended use cases scenarios. The proposed methodology
is instantiated on a reel industrial case study provided by our industrial partner.
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Résumé
En dépit de l’efficacité des méthodes formelles, en particulier les techniques d’analyse de
modèles (model checking), à identifier les violations des exigences dans les modèles de
conception, leur utilisation au sein des processus de développement industriel demeure
limitée. Ceci est dû principalement à la complexité des modèles manipulés au cours de
ces processus (explosion combinatoire) et à la difficulté de produire des représentations
formelles afin d’exploiter les outils de vérification existants.
Fort de ce constat, les travaux exposés dans ce mémoire contribuent au développement
d’un volet méthodologique définissant les activités conduisant à l’obtention des artefacts
formels. Ceux-ci sont générés directement à partir des exigences et des modèles de con-
ception manipulés par les ingénieurs dans leurs activités de modélisation. Nos proposi-
tions s’appuient sur les travaux d’exploitation des contextes pour réduire la complexité
de la vérification formelle, en particulier le langage CDL. Pour cela, nous avons proposé
une extension des cas d’utilisation Uml, afin de permettre la description des scénarios
d’interaction entre le système et son environnement directement dans le corps des cas
d’utilisation. Aussi, nous avons proposé un langage de spécification des exigences basé sur
le langage naturel contrôlé pour la formalisation des exigences. Cette formalisation est
opérée par transformations de modèle générant des propriétés CDL formalisées directe-
ment des exigences textuelles des cahiers des charges ainsi que les contextes CDL à partir
des cas d’utilisations étendus. L’approche proposée a été instanciée sur un cas d’étude
industriel de taille et de complexité réelles développer par notre partenaire industriel.
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Remerciements
Ce document représente le fruit de trois années de travail, je profite de cet instant pour
remercier tous ceux qui ont contribué, de près ou de loin, à l’accomplissement de cette
thèse.
Mes remerciements vont tout d’abord à Frédéric Boniol et Benoit Baudry pour
avoir accepté de relire mon manuscrit et d’en être les rapporteurs.
Un éternel merci à Philippe Dhaussy. Merci pour ta confiance et pour avoir accepté
d’encadrer mes travaux de thèse. Ton écoute, ton soutient sans limites et ta disponibilité
ainsi que ton amitié ont fait de ces trois années de thèse une période inoubliable et si
agréable. Par ailleurs, ta rigueur et tes conseils m’ont aidé à garder les objectifs de mes
travaux en vue et les atteindre de la manière la plus optimale. Pour tout cela, je suis
infiniment redevable.
Grand merci à Yvon Kermarrec qui à bien voulu diriger cette thèse et qui n’a
ménagé aucun effort pour me faciliter ce travail de recherche. De par ses connaissances,
ses conseils et sa disponibilité, il a très certainement contribué grandement à l’élaboration
de ce travail.
Ce travail a aussi et avant tout été réalisé au sein d’une équipe de recherche dont les
relations entre ses membres sont le moteur au quotidien de mes travaux. Ainsi, je veux
remercier tous les collègues du département informatique de l’ENSTA-Bretagne pour leur
accueil chaleureux. Je remercie Bruno Aizier, Pierre-Yves Pillain, Jean-Charles
Roger etLucas Le Rouxpourlesdiscussionsintéressantesetfertilesenidéesnouvelles.
Merci à Dominique kerjean et Joël Champeau pour l’ambiance de travail bon-enfant
qu’ils diffusent autour d’eux. Merci aussi à mes collègues de bureau Pierre Gauvillé
et Jean-Philippe Schneider de m’avoir tenu compagnie tout le long de cette période.
Ces années de travail n’auraient pu être réalisées sans un soutien extérieur et infini
de ma famille et de mes amis. Je remercie mes parents, mon frère Mounir et ma soeur
Samira ainsi que toute ma famille de m’avoir soutenu pendant toutes ces années et pour
leursencouragementspermanents. Grandmerciàtousmesamispourlesrepas,lessoirées,
les week-ends, les sorties, les matchs de foot et toutes les autres activités qui ont contribué
à rendre ces années plus agréables.
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