Runtime verification of internet of things using complex-event processing (RECEP)

Bilgisayar teknolojilerindeki artan işlemci gücü ve bellek kapasitesi, bununla birlikte giderek azalan ölçekli mimari boyutları sayesinde endüstride yeni bir devir başladı, Endüstri 4.0. Bu gelişmeler gömülü sistemlerin kapasitesini artırarak, bunların kullanıldığı otonom sistemlerin her geçen gün daha fazla yaygınlaşmasını sağlamıştır. Nesnelerin _Interneti (Internet of Things - IoT) gömülü sistemlerin insan etkileşimine gereksinim duymadan birbiriyle etkileşebilmesini sağlayarak, endüstride pek çok yeniliğin başarılmasına yol açmıştır. IoT cihazlarından oluşan bir sistemlerin sistemi (SoS) geliştirmek büyük ölçekli sistem tasarımında yeni bir zorluk olarak karşımıza çıkmaktadır (örn., ortam destekli yaşama (ambient assisted living - AAL) uygulamasında onlarca cihaz kullanılırken, akıllı şehir uygulamalarında binlerce cihaz kullanılabilir). Bu yüzden, IoT cihazlarından oluşan SoS'lerin yazılımı geliştirilmesi ve doğrulama süreçlerinde karşılaşılan zorlukların üstesinden gelebilmek için yeni yaklaşımlara ihtiyaç vardır. Biz bu tezde IoT cihazlarından oluşan SoS'lerin koşum zamanı doğrulamasının yapılabilmesi problemini ele aldık. Öncelikle, IoT mesajlaşma öğelerinin temel davranış modelini tanımlayan bir olay kalkülüsü (event calculus - EC) öneriyoruz. EC, bize IoT cihazları arasındaki Constrained-Application Protocol (CoAP) mesajı gönderme ve alma şeklinde gerçekleşen haberleşme aksiyonlarını olaylar türünden tanımlayabilmemizi, dolayısıyla CoAP uç noktaları davranışlarını, daha sonra koşum zamanı gözlemcileri olarak kullanacağımız, karmaşık olay işleme (complex-event processing - CEP) şablonları tanımlamamıza imkan sağlıyor. Koşum zamanı doğrulama (runtime veri fication - RV) alanındaki mevcut çalışmalar genellikle ağır formal yöntemler içeren çözümler önermektedir; bu nedenle, RV endüstride pek yaygın kullanılmamaktadır. Bu problemi de dikkate alarak biz bu araştırmada, model-güdümlü mühendislik (model-driven engineering - MDE) yaklaşımlarını kullanarak IoT sistemlerinin RV faaliyetleri için formal yöntemlere kıyasla daha kullanılabilir bir çözüm sunduk. Bizim yaklaşımımızda, UML2.5 pro linde IoT alanına özgü ddeğişiklikler yaparak, alana-özgü modelleme (domain-speci c modelling - DSM) prensibine dayalı bir MDE çözümü sunulmuştur. Ayrıca, IoT için önerilen DSM kullanılarak davranış modellerinden CEP ifadeleri biçiminde koşum zamanı gözlemcilerini otomatik olarak üretebilmek için modelden-yazıya dönüşüm (model-to-text - M2T) tekniği ile yeni algoritmalar geliştirilmiştir. Tezde önerilen katkıların gösterimi için MDE ve M2T teknikleri çeşitli durum çalışmalarında kullanılmıştır.