[論文レビュー] Towards Automated Verification of Web Services

Cátia Vaz, Carla Ferreira|arXiv (Cornell University)|Nov 11, 2011

Business Process Modeling and Analysis参考文献 15被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、モデル検査を用いてWebサービスワークフローの自動検証アプローチを提案している。具体的には、既知のワークフロー・パターンをPROMELAに変換し、SPINモデル・チェッカーを用いて分析する。この手法により、ビジネスプロセスの正しさを形式的に検証でき、ケーススタディを通じてSPINがサービス組み合わせにおける動作上の不一致を検出できることを示している。

ABSTRACT

This paper proposes the use of model-checking software technology for the verification of workflows and business processes behaviour based on web services, namely the use of the SPIN model checker. Since the specification of a business process behaviour based on web services can be decomposed into patterns, it is proposed a translation of a well known collection of workflow patterns into PROMELA, the input specification language of SPIN. The use of this translation is illustrated with one business process example, which demonstrates how its translation to a PROMELA model can be useful in the web service specification and verification.

研究の動機と目的

• Webサービスから構成されるビジネスプロセスにおける正しく動作する挙動を保証する課題に対処すること。
• ランタイムエラーおよび不整合を防ぐために、サービス組み合わせの形式的検証を可能にすること。
• 高水準のワークフロー仕様と形式的検証技術の間のギャップを埋めること。
• 一般的なワークフロー・パターンを解析可能なモデルに体系的に変換するための方法を提供すること。
• 本手法が実世界のビジネスプロセスのシナリオを検証するために実用的で有効であることを実証すること。

提案手法

• SPINモデル・チェッカーの入力言語であるPROMELAに、よく知られたワークフロー・パターンを変換すること。
• SPINの形式的検証機能を活用して、サービス組み合わせにおけるデッドロック、ライブロック、その他の動作上の異常をチェックすること。
• シーケンス、並列スプリット、ジョイントなどのビジネスプロセスの構成要素を、対応するPROMELA構成要素にマッピングすること。
• 具体的なビジネスプロセスの例に変換手法を適用し、アプローチの妥当性を検証すること。
• モデル化されたワークフローの正しさに関する性質を検証するために、SPINの包括的な状態空間探索を活用すること。
• 変換が元のワークフロー・パターンの意図された意味論を保持していることを保証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的なワークフロー・パターンを、モデル検査に適した形式的仕様言語に体系的に変換できるか？
• RQ2 SPINモデル・チェッカーは、これらのパターンによって指定されたWebサービス組み合わせにおいて、どの程度のエラーを検出できるか？
• RQ3 提案された変換手法は、ビジネスプロセスの動作的意味論をどの程度正確に保持できるか？
• RQ4 複数のWebサービスを含む現実的なビジネスプロセスのシナリオに対しても、このアプローチはスケーラブルか？
• RQ5 この手法を用いることで、自動的に検証可能な検証性の性質（例：デッドロックの不在、ラーブネス）はどのようなものか？

主な発見

• ワークフロー・パターンをPROMELAに変換することで、SPINを用いたビジネスプロセスの形式的検証が可能になった。
• ケーススタディにより、高水準な仕様では明らかでなかったデッドロックやレースコンディションのような動作上の問題が明らかになった。
• SPINは特定の種類のエラーの不在を正常に検証し、設計上の欠陥を検出する手法の有効性を示した。
• このアプローチにより、形式的検証をサービス開発ライフサイクルに統合する実用的な道筋が提供された。
• この手法は、複雑なサービス組み合わせの自動分析を可能にし、信頼性と正しさの向上に貢献した。
• 結果から、PROMELA経由でのモデル検査がWebサービス・ワークフローの検証に実用的であることが確認された。