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LeanDY는 Lean 증명 보조기를 활용하여 상태 유지 및 무제한 프로토콜을 검증하는 새로운 프레임워크입니다. 타입 기반과 트레이스 기반 추론을 결합하여 높은 표현력과 프로토콜 특화 자동화를 동시에 제공합니다.
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원문 바로가기컴퓨터 보조 형식 검증 (Computer-aided formal verification)은 암호 프로토콜의 심볼릭 분석 (symbolic analysis)을 위해 널리 사용되는 접근 방식입니다. 그러나 많은 현대적 프로토콜은 기존 기술로는 여전히 까다로운 기능들에 의존하고 있습니다. 특히 상태 (state), 시간 의존적 동작 (time-dependent behavior), 귀납적으로 정의된 데이터 구조 (inductively defined data structures), 무제한 실행 (unbounded executions), 그리고 조건부 비밀성 (conditional secrecy)에 대한 추론은 효과적인 자동화와 조화를 이루기 어려운 수준의 표현력 (expressiveness)을 요구합니다. 그 결과, 프로토콜 검증은 크게 두 가지 분리된 경로를 따라왔습니다: 표현력이 제한된 완전 자동화 방법, 또는 유연성을 제공하지만 제한적이고 특화되지 않은 자동화만을 제공하는 범용 정리 증명기 (general-purpose theorem provers)에서의 대화형 증명 (interactive proofs)입니다. 우리는 구성적 타입 기반 추론 (compositional type-based reasoning)과 트레이스 기반 추론 (trace-based reasoning)을 결합하여 이 간극을 메우는 직교적 접근 방식 (orthogonal approach)을 제시하며, 이를 통해 상태 유지 및 무제한 프로토콜의 모듈식 검증 (modular verification)을 가능하게 합니다. 언어 및 자동화 공동 설계 (language-and-automation co-design, LAC) 원칙에 따라, 우리의 접근 방식은 높은 표현력을 유지하면서도 프로토콜 특화된 자동화를 제공합니다. 우리는 이 프레임워크를 Lean 증명 보조기 (Lean proof assistant)를 위한 LeanDY 라이브러리로 구현하였으며, 이는 DY*의 설계를 기반으로 확장하고 프로토콜 특화 자동화와 대화형 증명을 결합한 것입니다. 우리의 프레임워크는 통합된 환경에서 상태 유지 프로토콜을 위한 비밀성 (secrecy) 및 인증 (authentication), 그리고 XOR를 사용하는 프로토콜을 위한 재귀적 조건부 비밀성 (recursive conditional secrecy)을 포함하여 광범위한 기능적 및 보안 요구 사항을 지원합니다. 우리는 LeanDY에서 SegWit 스타일의 블록체인 프리미티브 (blockchain primitives)를 형식화하였으며, 이 블록체인 모델 상에서 결제 채널 (payment channels)에 대한 심층적인 형식화를 수행함으로써 처벌 메커니즘 (punishment mechanisms)과 체인 활성도 (chain liveness)에 의존하는 속성들을 검증하여 그 표현력을 입증합니다.