Analyzer of Windows Kernel Models

Abstract

Diplomová práce předkládá nástroj pro analýzu modelů ve specifikačním jazyce DeSpec a pro jejich překlad do modelovacího jazyka Zing. Výsledné modely pak mohou být verifikovány model checkerem Zing. Jazyk DeSpec je navržen především pro specifikaci prostředí, ve kterém pracují ovladače operačních systémů rodiny Windows NT. Umožňuje abstrahovat toto prostředí objektově orientovaným způsobem a používá formule lineární temporální logiky k popisu pravidel, jejichž splnění jádro OS Windows od ovladačů vyžaduje. Jazyk Zing je navržen pro popis vykonavatelných modelů software včetně paralelismu, které mohou být dale zkoumány model checkerem Zing. Vlastnosti k ověření jsou vyjádřeny příkazy assert. Dosud neexistoval způsob, jak automaticky extrahovat ze specifikace v DeSpecu model, který by mohl být formálně verifikován model checkerem. Překladač z DeSpecu do Zingu hraje v tomto úkolu zásadní roli. Práce ukazuje, že je možné překládat specifikace v DeSpecu do modelů v Zingu a tedy že DeSpec je vhodným jazykem pro model checking cílového prostředí. Uvedený nástroj umožňuje kontrolu správnosti specifikace v DeSpecu a za omezení daných absencí dalších nezbytných nástrojů umožňuje překlad vybrané podmnožiny specifikací do Zingu.

The thesis introduces a tool for analyzing models written in the specification language DeSpec and translating them into the Zing modeling language. Resulting models can be verified by the Zing model checker. The DeSpec language is designed primarily to specify the Windows NT kernel driver environment. It makes it possible to abstract this environment in the object-oriented way and it uses temporal logic patterns to capture rules imposed by the Windows kernel on drivers. The Zing language is designed to describe executable concurrent models of software, which can be explored by the Zing model checker. Properties to check are expressed by the assertions. So far, there has been no way to automatically extract a model from DeSpec specification and verify its properties by a model checker. The DeSpec-to-Zing compiler takes a crucial part in this task. The thesis demonstrates that it is feasible to translate DeSpec specifications into Zing models and that DeSpec is a suitable language for model checking of the Windows kernel driver environment. The introduced analyzer is capable to check correctness of DeSpec specifications and under the constrained conditions given by absence of other necessary tools it is capable to translate a subset of specifications into the Zing model.