Contribution of Formalization and Verification of UML2 Dynamic Diagrams Based on Petri Nets

Les systèmes informatiques envahissent de plus en plus notre quotidien, en allant de la plus simple application de lecture des fichiers audio, à la plus critique comme les voitures et les avions. Dans les systèmes critiques, la validation par vérification formelle s'impose. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre et tend à doter le langage UML, langage de modélisation standard de facto, d'une sémantique formelle pour des finalités de vérification. En premier lieu, nous avons analysé et révisé le fondement théorique des principales approches de formalisation et de vérification issues de la littérature et se focalisant sur le langage UML, ses profils et les concepts des réseaux de Petri (RdPs). En deuxième lieu, nous avons proposé une nouvelle approche hiérarchique de formalisation des diagrammes globaux d'interactions (IOD). En se basant sur ce point, nous avons développé des formalismes temporels et temporisés des diagrammes de Timing UML2 (TD), appliqués par des exemples d'illustration. Ensuite, nous avons conçu une approche de vérification sur les approches développées, s'intéressant aux Systèmes Temps Réel (STRs), utilisant l'extension temporelle du langage des contraintes objets OCL/Temps Réel (OCL TR), le profil UML MARTE et la logique temporelle temporisée (TCTL), exploitée d'une technique de vérification automatique après la transformation du modèle (Model Checking). Enfin, nous avons appliqué les formalismes proposés sur une étude de cas, afin de garantir leurs efficacités logique et temporelle.The computer systems have increasingly invaded our daily lives from the simplest application as audio files reading to the most critical one as cars and airplanes. For critical systems, the validation by the formal verification is required. This Thesis concerns this area of research and aims to ensure the betterment of UML language, which is the de facto standard, with formal semantics for verification finality. For the first part, we have analyzed and revised the theoretical foundations the existing formal verification methods used UML, their profiles and the basic concepts of the Petri nets (PNs). For the second part, we have created a novel hierarchical approach to formalize the Interaction Overview Diagrams (IOD). Based on this idea, we have developed temporal formalisms based on the UML2 Timing Diagrams (TD), applied by illustration examples. Then, we have proposed a Formal Verification approach based on last formalisms which are interested in Real Time Systems (RTS) and employ the temporal extension of the Object Constraints language (OCL/Real Time) (OCL TR), the UML MARTE profile and the timed computation Tree logic (TCTL), given by the Model Checking technique after the model's transformation. Finally, we have applied all the proposed formalisms through a case study, in order to ensure its logical and temporal efficiency