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Theses Year : 2016

Verasco: a Formally Verified C Static Analyzer

Verasco: un analyseur statique pour C formellement vérifié

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Abstract

In order to develop safer software for critical applications, some static analyzers aim at establishing, with mathematical certitude, the absence of some classes of bug in the input program. A possible limit to this approach is the possibility of a soundness bug in the static analyzer itself, which would nullify the guarantees it is supposed to deliver. In this thesis, we propose to establish formal guarantees on the static analyzer itself: we present the design, implementation and proof of soundness using Coq of Verasco, a formally verified static analyzer based on abstract interpretation handling most of the ISO C99 language, including IEEE754 floating-point arithmetic (except recursion and dynamic memory allocation). Verasco aims at establishing the absence of erroneous behavior of the given programs. It enjoys a modular extendable architecture with several abstract domains and well-specified interfaces. We present the abstract iterator of Verasco, its handling of bounded machine arithmetic, its interval abstract domain, its symbolic abstract domain and its abstract domain of octagons. Verasco led to the development of new techniques for implementing data structure with sharing in Coq.
Afin de développer des logiciels plus sûrs pour des applications critiques, certains analyseurs statiques tentent d'établir, avec une certitude mathématique, l'absence de certains types de bugs dans un programme donné. Une limite possible à cette approche est l'éventualité d'un bug affectant la correction de l'analyseur lui-même, éliminant ainsi les garanties qu'il est censé apporter. Dans cette thèse, nous proposons d'établir des garanties formelles sur l'analyseur lui-même : nous présentons la conception, l'implantation et la preuve de sûreté en Coq de Verasco, un analyseur statique formellement vérifié utilisant l'interprétation abstraite pour le langage ISO C99 avec l'arithmétique flottante IEEE754 (à l'exception de la récursion et de l'allocation dynamique de mémoire). Verasco a pour but d'établir l'absence d'erreur à l'exécution des programmes donnés. Il est conçu selon une architecture modulaire et extensible contenant plusieurs domaines abstraits et des interfaces bien spécifiées. Nous détaillons le fonctionnement de l'itérateur abstrait de Verasco, son traitement des entiers bornés de la machine, son domaine abstrait d'intervalles, son domaine abstrait symbolique et son domaine abstrait d'octogones. Verasco a donné lieu au développement de nouvelles techniques pour implémenter des structures de données avec partage dans Coq.
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Dates and versions

tel-01327023 , version 1 (06-06-2016)

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  • HAL Id : tel-01327023 , version 1

Cite

Jacques-Henri Jourdan. Verasco: a Formally Verified C Static Analyzer. Programming Languages [cs.PL]. Universite Paris Diderot-Paris VII, 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01327023⟩

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