LA VÉRIFICATION FORMELLE DES SYSTÈMES EMBARQUÉS EN PRENANT EN COMPTE LES PROPRIÉTÉS DE SÛRETÉ ET DE SÉCURITÉ.

Abstract

De nos jours, les systèmes embarqués occupent une place centrale dans de nombreux secteurs tels que le transport, la santé, l’industrie, l’agriculture ou la défense. Leur intégration croissante dans des applications critiques — à l’image des taxis autonomes, des drones militaires ou des dispositifs médicaux intelligents — accentue leur impact sur la société et renforce la nécessité de garantir leur fiabilité. Cette évolution impose à l’être humain de s’adapter à ces technologies tout en conservant un contrôle rigoureux sur leur comportement. Dans ce contexte, les enjeux liés à la sûreté et à la sécurité des systèmes embarqués deviennent majeurs, en particulier face à la complexité croissante des environnements matériels et logiciels. Cette thèse s’intéresse à la vérification formelle de propriétés de sûreté et de sécurité dans les programmes écrits en langage C, largement utilisés pour le développement de systèmes embarqués. Le problème abordé concerne la détection statique de vulnérabilités et d’erreurs critiques, notamment celles liées aux calculs numériques, à la gestion des entiers et aux dépendances vis-à-vis de l’environnement d’exécution. Les approches classiques d’analyse statique peinent à capturer avec précision l’influence des caractéristiques matérielles, du compilateur et du système d’exploitation sur le comportement réel des programmes. Pour répondre à ces limitations, cette thèse propose une approche formelle fondée sur la transformation du programme source en un modèle logique exploitable par des solveurs Satisfiability Modulo Theories (SMT). L’approche repose sur une analyse statique basée sur la transformation en forme Static Single Assignment (SSA), le calcul des conditions de chemin, ainsi que l’intégration explicite de contraintes liées à l’architecture d’exécution. Une base de connaissances décrivant les paramètres matériels et logiciels est exploitée afin d’instancier automatiquement des assertions de sûreté et de sécurité. Les contributions de ce travail incluent un cadre d’analyse sensible au contexte d’exécution, une modélisation formelle des comportements numériques dépendants de l’architecture, ainsi qu’un prototype permettant de détecter efficacement des violations de propriétés critiques dès la phase de développement