環境変化時に保証可能な安全性を特定するためのゲーム分析アルゴリズム

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  • Identifying Guaranteeable Safety Property in Changed Environment by Game Analysis

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ソフトウェアシステムの安全性は，通常，開発時に想定した実行環境の前提下において保証される．この前提が実行時の環境変化等によって崩れると，システムの安全性は保証されない．実行時に起こる環境変化に対して可能な限りの安全性を維持・保証するためには，変化した環境下でどのような安全性が保証可能かを実行時に分析する必要がある．実行時の情報を用いた分析手法は環境情報の分析にかかる計算時間オーバヘッドが課題となる．本論文では，(1)環境変化の差分情報から効率的に安全性保証の判定を行うアルゴリズムを提案し，(2)アルゴリズムの効率性に関する評価と(3)安全性保証に関する証明を行う．このアルゴリズムは安全性を構成する要素ごとの保証可否と，環境変化によって生じる差分の2つの観点に基づいて分析している．これら2つの観点を組み合わせることによって既存技術を用いた分析と比べて計算時間を最大0.2%程度にまで削減できることが実験結果によって確認できた．

Safety properties of software systems are typically verified and guaranteed at development time under environmental assumptions put by developers. The guarantees become invalid if a change in the environment breaks the assumptions. Runtime analysis to identify guaranteeable safety properties under the changed environment is necessary to enable self-adaptation to maintain guarantees on safety properties as much as possible. However, it cannot be applied if computation time is too long to use at runtime. In this paper we propose a fast runtime analysis algorithm based on difference caused by changes in the environment. Experimental results show that the computation time of the algorithm is fast enough for practical use. We also provide the reason of the efficiency and formal guarantee to our algorithm. We confirmed that our algorithm could reduce the execution time to 0.2% in some case of our evaluation.

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