Automatic assertion generation with LLM for ICS program verification

doi:10.1016/j.jss.2025.112659

Automatic assertion generation with LLM for ICS program verification

2025-10-16

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DOI：10.1016/j.jss.2025.112659

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工业控制系统（ICS）程序对工业自动化至关重要，然而许多ICS程序存在验证不足和普遍的逻辑缺陷，对系统完整性和人类安全构成重大风险。现有的ICS程序验证方法严重依赖基于专家知识推导的预定义逻辑断言，利用形式化验证或基于测试的方法来确保正确性。这一过程劳动密集型，需要大量人工投入和专业知识，阻碍了自动化和可扩展性。本文提出了一种针对ICS程序验证的自动化断言生成新方法，利用的关键洞见是ICS执行逻辑通常记录在系统规范和用户手册中。这些文档可作为验证ICS程序逻辑正确性的约束条件。具体而言，我们使用大型语言模型从ICS规范中抽象约束，并将这些约束中的变量名映射到ICS程序中，以实现ICS断言的自动生成。我们实现了该方法的原型，并在155个PLC项目中进行了真实场景实验，以证明其有效性。结果表明，所提出的方法成功生成了1251条断言，正确率达到88.5%。此外，我们通过使用不同模型的对比实验，突显了该解决方案的硬件效率与鲁棒性。

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