[论文解读] Transalg: a Tool for Translating Procedural Descriptions of Discrete Functions to SAT (Tool Paper).

Ilya Otpuschennikov, Alexander Semenov+1 more|arXiv (Cornell University)|May 7, 2014

Formal Methods in Verification参考文献 17被引用 3

一句话总结

Transalg 是一种工具，可自动为以领域特定语言编写的程序化程序描述的离散函数生成 SAT 编码。它利用符号执行和命题编码技术进行形式化计算建模，成功为多种密码学函数生成了 SAT 编码。

ABSTRACT

In this paper we present the Transalg system, designed to produce SAT encodings for discrete functions, written as programs in a specific language. Translation of such programs to SAT is based on propositional encoding methods for formal computing models and on the concept of symbolic execution. We used the Transalg system to make SAT encodings for a number of cryptographic functions.

研究动机与目标

• 自动化生成以程序化程序描述的离散函数的 SAT 编码。
• 通过将密码学原 primitive 转换为 SAT 实例，支持其形式化验证与分析。
• 通过利用符号执行和命题编码方法，减少手动创建 SAT 编码的工作量。
• 使用系统化且可复用的方法，高效编码复杂离散函数，特别是在密码学领域。

提出的方法

• 该系统使用领域特定语言来表示离散函数的程序化描述。
• 它应用符号执行来探索程序路径并推导出逻辑约束。
• 采用命题编码技术将控制流和数据操作转换为布尔逻辑。
• 该方法将每个程序操作映射为等价的命题逻辑表达式，以保持功能行为的一致性。
• 生成的 SAT 公式在有限域上与原始程序的行为逻辑等价。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何系统地将离散函数的程序化描述转换为 SAT 公式？
• RQ2 符号执行在多大程度上能提高 SAT 编码生成的准确性和效率？
• RQ3 所提出的方法能否为密码学函数生成正确且紧凑的 SAT 编码？
• RQ4 该编码过程在不同离散函数上的可扩展性和可重用性如何？

主要发现

• Transalg 成功利用其符号执行和命题编码流水线，为一系列密码学函数生成了 SAT 编码。
• 该工具展示了无需人工干预即可自动化生成离散函数 SAT 编码的可行性。
• 生成的编码保持了功能正确性，并与原始程序行为逻辑等价。
• 该方法降低了手动为密码学原 primitive 编码 SAT 的复杂性和易错性。