SHF: Small: NSF-BSF: Synthesis of Safe Pointer-Manipulating Programs

SHF:小:NSF-BSF:安全指针操作程序的综合

基本信息

  • 批准号:
    1911149
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Low-level pointer-manipulating programs form the backbone of our digital infrastructure: web browsers, operating systems, and cryptographic libraries are all implemented in low-level languages like C. These programs are both expensive to develop and susceptible to memory-safety bugs, which lead to crashes and security vulnerabilities, such as the infamous Heartbleed bug. This project's impact is to address both the cost and the safety issue at the same time, by generating low-level code automatically from high-level specifications in a way that guarantees absence of memory-safety bugs. This project's novelty is to advance the state of the art in program synthesis by developing a new synthesis technique that is both efficient and capable of generating memory-safe pointer-manipulating code.Pointer-manipulating programs have been largely beyond the capabilities of the state-of-the-art program synthesizers due to the difficulty of reasoning automatically about their behavior and lack of structural constraints, such as strict typing, that are traditionally used to prune the search space the synthesizer has to explore. To enable efficient synthesis of safe pointer-manipulating programs, the investigators combine state-of-the-art program verification techniques based on separation logic with deductive program synthesis, a method for deriving provably correct programs directly from their specifications. This research addresses both challenges outlined above: (1) separation logic enables automatic reasoning about pointer-manipulating programs, and (2) deductive synthesis leverages the specification to preemptively prune unsafe programs from the search space. This approach is implemented in the SafeSpace synthesis framework, which accepts separation logic specifications as input, and produces C programs as output.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
低级指针操作程序构成了我们数字基础设施的支柱:网络浏览器、操作系统和加密库都是用 C 等低级语言实现的。这些程序的开发成本很高,而且容易受到内存安全错误的影响,这会导致崩溃和安全漏洞,例如臭名昭​​著的 Heartbleed 漏洞。该项目的影响是通过从高级规范自动生成低级代码来同时解决成本和安全问题,从而保证不存在内存安全错误。该项目的新颖之处在于通过开发一种新的综合技术来推进程序综合的最新技术,该技术既高效又能够生成内存安全的指针操作代码。指针操作程序在很大程度上超出了国家的能力。最先进的程序合成器,因为很难自动推理其行为,并且缺乏结构约束,例如严格的类型,传统上用于修剪合成器必须探索的搜索空间。为了实现安全指针操作程序的高效合成,研究人员将基于分离逻辑的最先进的程序验证技术与演绎程序合成相结合,演绎程序合成是一种直接从规范中导出可证明正确的程序的方法。这项研究解决了上述两个挑战:(1) 分离逻辑支持对指针操作程序的自动推理,(2) 演绎综合利用规范从搜索空间中预先删除不安全的程序。这种方法在 SafeSpace 综合框架中实现,该框架接受分离逻辑规范作为输入,并生成 C 程序作为输出。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Perfect Is the Enemy of Good: Best-Effort Program Synthesis
完美是优秀的敌人:尽力而为的程序综合
Certifying the synthesis of heap-manipulating programs
验证堆操作程序的综合
  • DOI:
    10.1145/3473589
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Watanabe, Yasunari;Gopinathan, Kiran;Pîrlea, George;Polikarpova, Nadia;Sergey, Ilya
  • 通讯作者:
    Sergey, Ilya
Concise Read-Only Specifications for Better Synthesis of Programs with Pointers
简洁的只读规范,可以更好地综合指针程序
  • DOI:
    10.1007/978-3-030-44914-8_6
  • 发表时间:
    2020-04-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Costea A;Zhu A;Polikarpova N;Sergey I
  • 通讯作者:
    Sergey I
Leveraging Rust Types for Program Synthesis
利用 Rust 类型进行程序合成
Deductive Synthesis of Programs with Pointers: Techniques, Challenges, Opportunities - (Invited Paper)
带有指针的程序的演绎综合:技术、挑战、机遇 -(特邀论文)
  • DOI:
    10.1007/978-3-030-81685-8
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Itzhaky, Shachar;Peleg, Hila;Polikarpova, Nadia;Rowe, Reuben N.;Sergey, Ilya
  • 通讯作者:
    Sergey, Ilya
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Nadia Polikarpova其他文献

STORM: Refinement Types for Secure Web Applications
STORM:安全 Web 应用程序的细化类型
Solving Data-centric Tasks using Large Language Models
使用大型语言模型解决以数据为中心的任务
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2402.11734
  • 发表时间:
    2024-02-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shraddha Barke;Christian Poelitz;Carina Negreanu;Ben Zorn;J. Cambronero;Andrew D. Gordon;Vu Le;Elnaz Nouri;Nadia Polikarpova;Advait Sarkar;Brian Slininger;N. Toronto;Jack Williams
  • 通讯作者:
    Jack Williams
Laurel: Generating Dafny Assertions Using Large Language Models
Laurel:使用大型语言模型生成 Dafny 断言
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2405.16792
  • 发表时间:
    2024-05-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Eric Mugnier;Emmanuel Anaya Gonzalez;Ranjit Jhala;Nadia Polikarpova;Yuanyuan Zhou
  • 通讯作者:
    Yuanyuan Zhou
HYSYNTH: Context-Free LLM Approximation for Guiding Program Synthesis
HYSYNTH:用于指导程序综合的上下文无关 LLM 近似
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shraddha Barke;Emmanuel Anaya Gonzalez;Saketh Ram Kasibatla;Taylor Berg;Nadia Polikarpova
  • 通讯作者:
    Nadia Polikarpova
COLDECO: An End User Spreadsheet Inspection Tool for AI-Generated Code
COLDECO:用于 AI 生成代码的最终用户电子表格检查工具

Nadia Polikarpova的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Nadia Polikarpova', 18)}}的其他基金

SHF: Medium: Human-Centric Program Synthesis
SHF:媒介:以人为本的程序综合
  • 批准号:
    2107397
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Type-Driven Program Synthesis
职业:类型驱动程序综合
  • 批准号:
    1943623
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
SHF: Small: Collaborative Research: Resource-Guided Program Synthesis
SHF:小型:协作研究:资源引导程序综合
  • 批准号:
    1814358
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

小分子代谢物Catechin与TRPV1相互作用激活外周感觉神经元介导尿毒症瘙痒的机制研究
  • 批准号:
    82371229
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
DHEA抑制小胶质细胞Fis1乳酸化修饰减轻POCD的机制
  • 批准号:
    82301369
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SETDB1调控小胶质细胞功能及参与阿尔茨海默病发病机制的研究
  • 批准号:
    82371419
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PTBP1驱动H4K12la/BRD4/HIF1α复合物-PKM2正反馈环路促进非小细胞肺癌糖代谢重编程的机制研究及治疗方案探索
  • 批准号:
    82303616
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Conference: SHF: Small: NSF Student Travel Grant for 2024 IEEE VLSI Test Symposium
会议:SHF:小型:2024 年 IEEE VLSI 测试研讨会 NSF 学生旅费补助金
  • 批准号:
    2334367
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: SHF: Small: Neural Network Verification: Abstraction, Compositional Verification and Standardization
NSF-BSF:SHF:小型:神经网络验证:抽象、组合验证和标准化
  • 批准号:
    2211505
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: SHF: Small: Efficient, Automatic, and Trustworthy Smart Contract Verification
NSF-BSF:SHF:小型:高效、自动且值得信赖的智能合约验证
  • 批准号:
    2110397
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: SHF: CCF: Small: Collaborative Research: Hardware/Software Design of Durable Data Structures and Algorithms for Non-Volatile Main Memory
NSF-BSF:SHF:CCF:小型:协作研究:非易失性主存储器的持久数据结构和算法的硬件/软件设计
  • 批准号:
    1908806
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: SHF: CCF: Small: Collaborative Research: Hardware/Software Design of Durable Data Structures and Algorithms for Non-Volatile Main Memory
NSF-BSF:SHF:CCF:小型:协作研究:非易失性主存储器的持久数据结构和算法的硬件/软件设计
  • 批准号:
    1909715
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了