Model Checking LTL dengan NuSMV

Model Checking LTL dengan NuSMV Kuliah (Pengantar) Metode Formal Semester Ganjil 2015-2016 M. Arzaki Fakultas Informatika Telkom University FIF Tel-U Desember 2015 MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 1 / 23

Acknowledgements Slide ini disusun berdasarkan materi yang terdapat pada sumber-sumber berikut: Buku: 1 Logic in Computer Science: Modelling and Reasoning about Systems, Edisi 2, 2004, oleh M. Huth dan M. Ryan (acuan utama). 2 NuSMV 2.5 tutorial dari http://nusmv.fbk.eu/dan nusmv@fbk.eu. 3 NuSMV 2.5 user manual dari http://nusmv.fbk.eu/dan nusmv@fbk.eu. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 2 / 23

Slide kuliah: 1 Slide kuliah Model Checking di University of Waikato oleh Robi Malik. 2 Slide kuliah Introduction to SMV di Software Engineering Lab, CMU, oleh Arie Gurfinkel. 3 Slide kuliah Model Cheking with NuSMV di University of Edinburgh oleh Paul Jackson. 4 Slide kuliah A Hands-on Tutorial on Model Checking NuSMV di Universitas Trento oleh A. Cimmati, M. Pistore, dan M. Roveri. 5 Slide kuliah NuSMV: A Simple Introduction di UCL oleh F. Raimondi. 6 Slide kuliah The NuSMV Model Chekcer di IIT Delhi oleh M. Pistore dan M. Roveri. 7 Slide kuliah Metode Formal di Free University of Bolzano oleh Alessandro Artale. 8 Slide kuliah Introduction to Computational Logic di Academia Sinica oleh Bow-Yaw Wang. Beberapa gambar dapat diambil dari sumber-sumber di atas. Slide ini ditujukan untuk keperluan akademis di lingkungan FIF Telkom University. Jika Anda memiliki saran/ pendapat/ pertanyaan terkait materi dalam slide ini, silakan kirim email ke <pleasedontspam>@telkomuniversity.ac.id. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 3 / 23

Acknowledgements - Stackoverflow Penulis mengucapkan terima kasih kepada diskusi konstuktif pada forum Stackoverflow, terutama kepada Dejvuth Suwimonteerabuth dari TU München yang telah memberikan solusi untuk membuat kode NuSMV yang sederhana dan reliable. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 4 / 23

Bahasan 1 Pemeriksaan Model dengan NuSMV: Motivasi 2 Beberapa Contoh Skrip NuSMV untuk Model LTL Sederhana 3 Latihan MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 5 / 23

Bahasan 1 Pemeriksaan Model dengan NuSMV: Motivasi 2 Beberapa Contoh Skrip NuSMV untuk Model LTL Sederhana 3 Latihan MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 6 / 23

Pemeriksaan Model dengan NuSMV: Motivasi Kita sebelumnya telah melihat bagaimana cara memeriksa konsistensi dari suatu spesifikasi sistem yang diformalisasi dengan logika proposisi menggunakan NuSMV. NuSMV selanjutnya akan digunakan untuk memeriksa apakah suatu formula LTL terpeneuhi pada suatu model atau tidak. Pemeriksaan dengan NuSMV akan mengurangi kesalahan yang mungkin terjadi dalam verifikasi sistem yang dilakukan secara manual. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 7 / 23

Bahasan 1 Pemeriksaan Model dengan NuSMV: Motivasi 2 Beberapa Contoh Skrip NuSMV untuk Model LTL Sederhana 3 Latihan MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 8 / 23

Model LTL yang Ditinjau Misalkan M = (S,, L) adalah model LTL yang diilustrasikan dalam gambar berikut. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 9 / 23

Skrip NuSMV untuk Model yang Ditinjau --LTL-model MODULE main VAR state : {s0,s1,s2}; -- himpunan state adalah {s0,s1,s2} ASSIGN init(state) := s0; next(state) := case state = s0 : {s1,s2}; state = s1 : {s0,s2}; state = s2 : {s2}; esac; -- relasi transisi antar state MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 10 / 23

DEFINE p := state = s0; q := state = s0 state = s1; r := state = s1 state = s2; -- p, q, r diperlakukan sebagai label -- p benar di s0 saja -- q benar di s0 dan s1 -- r benar di s1 dan s2 MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 11 / 23

LTLSPEC p & q; LTLSPEC! r; LTLSPEC TRUE; LTLSPEC X r; LTLSPEC X (q & r); MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 12 / 23

LTLSPEC G!(p&r); LTLSPEC G (F r) ; LTLSPEC G (F p) -> G (F r); LTLSPEC G (F r) -> G (F p); LTLSPEC p U r; MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 13 / 23

Keluaran yang Dihasilkan NuSMV specification (p & q) is true specification!r is true ******** WARNING ******** The initial states set of the finite state machine is empty. This might make results of model checking not trustable. ******** END WARNING ******** specification TRUE is true specification X r is true MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 14 / 23

specification X (q & r) is false as demonstrated by the following execution sequence Trace Description: LTL Counterexample Trace Type: Counterexample -> State: 1.1 <- state = s0 r = FALSE q = TRUE p = TRUE Loop starts here -> State: 1.2 <- state = s2 r = TRUE q = FALSE p = FALSE -> State: 1.3 <- specification G!(p & r) is true specification G ( F r) is true MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 15 / 23

specification ( G ( F p) -> G ( F r)) is true specification ( G ( F r) -> G ( F p)) is false as demonstrated by the following execution sequence Trace Description: LTL Counterexample Trace Type: Counterexample -> State: 2.1 <- state = s0 r = FALSE q = TRUE p = TRUE -> State: 2.2 <- state = s1 r = TRUE p = FALSE Loop starts here -> State: 2.3 <- state = s2 q = FALSE -> State: 2.4 <- specification (p U r) is true MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 16 / 23

Catatan NuSMV tidak secara khusus dikembangkan untuk kepentingan komersial, oleh karenanya mungkin terdapat beberapa bug yang dapat muncul pada NuSMV. Bug dapat terjadi karena: skrip NuSMV yang dibuat tidak benar-benar merepresentasikan model LTL yang dimaksud algoritma model-checking pada NuSMV mengalami kesalahan Untuk mempelajari NuSMV lebih jauh, silakan kirim email ke nusmv-users@fbk.eu atau nusmv-users@list.fbk.eu Pertanyaan terkait NuSMV juga dapat didiskusikan di Stackoverflow. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 17 / 23

Cara Membaca Counterexample specification X (q & r) is false as demonstrated by the following execution sequence Trace Description: LTL Counterexample Trace Type: Counterexample -> State: 1.1 <- state = s0 r = FALSE q = TRUE p = TRUE Loop starts here -> State: 1.2 <- state = s2 r = TRUE q = FALSE p = FALSE -> State: 1.3 <- MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 18 / 23

Hal tersebut berarti M, s 0 = X (q r) karena X (q r) tidak dipenuhi pada lintasan π = s 0 s 2 (mulai loop di s 2 ) atau lintasan π = s 0 s 2 s 2. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 19 / 23

specification ( G ( F r) -> G ( F p)) is false as demonstrated by the following execution sequence Trace Description: LTL Counterexample Trace Type: Counterexample -> State: 2.1 <- state = s0 r = FALSE q = TRUE p = TRUE -> State: 2.2 <- state = s1 r = TRUE p = FALSE Loop starts here -> State: 2.3 <- state = s2 q = FALSE -> State: 2.4 <- MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 20 / 23

Hal tersebut berarti M, s 0 = GF (r) GF (p) karena GF (r) GF (p) tidak dipenuhi pada lintasan π = s 0 s 1 s 2 (mulai loop di s 2 ) atau lintasan π = s 0 s 1 s 2 s 2. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 21 / 23

Bahasan 1 Pemeriksaan Model dengan NuSMV: Motivasi 2 Beberapa Contoh Skrip NuSMV untuk Model LTL Sederhana 3 Latihan MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 22 / 23

Latihan Latihan Buatlah skrip NuSMV yang memodelkan suatu lampu lalu lintas sederhana, kemudian periksa apakah model tersebut memenuhi spesifikasi formal yang diberikan. MZI (FIF Tel-U) Model Cheking LTL Desember 2015 23 / 23