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Certified Refinement Types

Projektbeschreibung

Ein neuartiges robustes Verifikationssystem, das maschinell geprüfte mathematische Beweise konstruiert

Programmiersprachen übermitteln Anweisungen an einen Computer. Typsysteme (Regeln, die Programmkonstrukten wie Variablen und Funktionen eine Eigenschaft, den Typ, zuweisen) werden eingesetzt, um illegale Programmzustände zu definieren, zu erkennen und zu verhindern und Ausführungsfehler während ihrer Laufzeit zu vermeiden. Verfeinerungstypen können von Programmierenden verwendet werden, um die Bedeutung eines Typs zu verfeinern oder einzugrenzen. Sie sind eine vielversprechende Verifikationstechnologie, doch sie erfüllen nicht die Sicherheitsstandards von Lösern für Erfüllbarkeitsmodulotheorien, die nur solche Programme als sicher akzeptieren, die niemals gegen ihre Spezifikationen verstoßen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CRETE wird ein solides und praktisches Verfeinerungssystem erstellt, das auf reale Anwendungen wie kryptografische Protokolle anwendbar ist.

Ziel

Refinement types are a type-based, static verification technique designed to be practical. They enrich the types of an existing programming language with logical predicates to specify program properties and automatically validate these specifications using SMT solvers. Refinement types are a promising verification technology that in the last decade has spread to mainstream languages (e.g. Haskell, C, Ruby, Scala, and the ML-family) to verify sophisticated properties of real world applications, e.g. safety of cryptographic protocols, memory and resource usage, and web security.

The weakness of refinement types is that they do not meet the soundness standards set by theorem provers. A sound verification system accepts as safe only those programs that never violate their specifications. Refinement type checkers (e.g. Liquid Haskell, F*, and Stainless) approximately report five unsoundness bugs per year, as opposed to only one reported by the Coq theorem prover. This rarity of unsoundness bugs in Coq is unsurprising since Coq is designed to soundly machine check mathematical proofs. Coq's soundness design recipe though cannot be directly applied to refinement type checkers that aim to practically verify real world programs.

The goal of CRETE is to design a sound and practical refinement type system.

This is an ambitious goal that entails the development of a verification system that is as practical as refinement types and constructs machine-checked mathematical proofs. The system will be implemented on refinement type systems for mainstream languages (i.e. Haskell and Rust) and will be evaluated on real-world code, such as web applications and cryptographic protocols.

CRETE is high-risk since it aims to develop a novel program logic in which SMT automation co-exists with real world programming. Yet, CRETE is high-gain since it proposes a low-cost, high-profit approach to formal verification that aims to be integrated in mainstream software development.

Programm/Programme

Gastgebende Einrichtung

FUNDACION IMDEA SOFTWARE
Netto-EU-Beitrag
€ 1 500 000,00
Adresse
CAMPUS DE MONTEGANCEDO SN
28223 Pozuelo De Alarcon
Spanien

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Region
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 1 500 000,00

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