Outils d aide à la recherche de vulnérabilités dans l implantation d applications embarquées sur carte à puce
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Outils d'aide à la recherche de vulnérabilités dans l'implantation d'applications embarquées sur carte à puce

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Description

Sous la direction de Olivier Ly, Mohamed Mosbah
Thèse soutenue le 18 décembre 2009: Bordeaux 1
Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif de faciliter les évaluations sécuritaires des logiciels embarqués dans les cartes à puce. En premier lieu, nous avons mis au point un environnement logiciel dédié à l'analyse de la résistance d'implémentations d'algorithmes cryptographiques face à des attaques par analyse de la consommation de courant. Cet environnement doit être vu comme un outil pour rechercher des fuites d'information dans une implémentation en vue d'évaluer la faisabilité d'une attaque sur le produit réel. En second lieu, nous nous sommes intéressé à l'analyse de programmes écrits en langage d'assemblage AVR dans le but de vérifier s'ils sont vulnérables aux \textsl{timing attacks}. Nous avons donc développé un outil qui consiste à décrire des chemins du flot de contrôle d'un programme grâce à des expressions régulières qui seront par la suite interprétées par notre outil afin de donner leur temps exact d'exécution (en terme de cycles d'horloge). Enfin, nous avons étudié comment faciliter la compréhension de programmes écrits en langage C dans le but de vérifier si des politiques de sécurité sont correctement implémentées. D'une part, nous fournissons des assistants de navigation qui au travers d'informations concernant les variables et procédures rencontrées, facilitent la compréhension du programme. D'autre part, nous avons au point une manière de vérifier les politiques de sécurité sans modélisation préalable (e.g. avec un automate à états finis) au moyen de requêtes exprimées dans la logique CTL.
-Carte à puce
-Sécurité
-Side channel attacks
-Langage d'assemblage AVR
-Langage C
The work presented in this thesis aims at easing the evaluation process of smartcards embedded software. On one hand, we set up a software environment dedicated to analyze the implementation resistance of cryptographic to power analysis attacks. This environment must be seen as a tool that facilitates a real attack by giving a way to find information leakages in an implementation. On the other hand, we focused on analyzing program written in AVR assembly language in order to check whether they are vulnerable to timing attacks. To achieve this goal we have developed a tool that makes possible the description of a path in the control flow of the program thanks to regular expressions. Those regular expressions will be interpreted by our tool in order to give the exact execution timing (expressed in clock cycles). Finally, we studied how to ease the global comprehension of a program written in C language in order to check whether security policies are well implemented. First, we provide graphical navigation assisants that helps to understand the progam being analyzed by giving information on variables and procedures. Then, we provide a way to check the security policies through the use of requests expressed with the CTL logic. This approach does not need prior modelisation of the program.
-Smartcard
-Security
-Microcontrollers
-Side channel attacks
-AVR assembly language
-C language
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13958/document

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Informations

Publié par
Nombre de lectures 84
Langue Français
Poids de l'ouvrage 2 Mo

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.
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.
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.

.
.
.
.
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.
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.
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.
.
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.
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3.2.2
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.
3.2.3
.
Analyse
4.8
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.
tielle
.
de
.
fautes
syst?me
.
.
.
.
.
4.8.2
.
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.
.
.
61
.
.
.
.
.
.
.
62
.
.
.
.
.
.
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4.9.2
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.
.
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.
4.4.1
.

.
.
.
.
.
.
.
.
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4.8.1
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.
.
.
.
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42
tial
3.5
er

DES
hage
.
.
.
.
.
.
DP
.
le
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
DP
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
tro
.
de
.

.
.
.
.
.

.
hirurgicale
.
b
.
bus
.
.
.
DP
.

.
utation
.
.
42
.
3.6
.
Con
4.9.5
tre-mesures
la
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
52
.
Les
.
ulateurs
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
43
.
3.6.1
.

.
.
.
.
52
.
Les
.
ulateurs
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
53
.
Pr?sen
.
du
.
ulateur
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
43
.
3.6.2
.

.
de
4.5.1
fautes

.
du
.
ulateur
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.5.2
.
d'attaque
.
ysique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
56
43
P
3.6.3
.
Timing
.

.
ks
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.6
.
d?les
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
57
.
Le
.
d?le
45
de
3.6.4
.
Analyse
.
du
.

.
t
.
et
.
des
.
?missions
.
?lectromagn?tiques
57
.
Le
.
d?le
.
oids
.
Hamming
45
.
3.7
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.7
.
d?le
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
58
.
A
.
di?ren
.
sur
.
DES
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
.
4
59
Sim
Le
ulateur
de
d'un
hiremen

DES

.

.
de
.

.
?
.

.
49
.
4.1
.
Con
60
texte
Dieren
.
P
.
w
.
Analysis
.
le
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.9
.
A
.
sur
.
DES
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.9.1
.
A
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
50
.
4.2
.
Appro
.

.
he
.
reten
.
ue
.
.
.
.
62
.
In
.

.

.

.
A
.
hirurgicale
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.9.3
.
DP
.

.

.
aux
.
o?tes-S
.
aux
.
.
.
.
.
65
.

.
A
.
hirurgicale
.
et
.
erm
.
.
.
.
50
.
4.3
.
Relation
.
en
.
tre
.

65
th?orique
Commen
et
sur

DP
r?elle
th?orique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.10
.
.
51
.
4.4
.
?tude
.
de
.
l'existan
.
t
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
..
T
98
ABLE
.
DES
.
MA
6.3
TI?RES
6.4.3
iii
.
5
.
Analyse
de
de
.
programmes
.
?crits
.
en
6.6.1
langage
.
d'assem
.
blage
.
73
.
5.1
.
Appro
.

.
he
CIL
reten
.
ue
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
103
.
rapp
.
Graphes
.
dans
.
.
.
.
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
et
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
74
.
5.2
vigation
?tude
.
de
.
l'existan
.
t
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Application
.
.
.
.
.
.
.
?
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
reten
.
.
.
.
.
.
.
6.4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.4.1
.
.
.
.
.
.
.
de
75
.
5.3
.
Repr?sen
.
tation
.
visuelle
.
de
97
langages
.
d'assem
.
blage
.
.
.
.
he
.
.
.
.
.
.
.
de
.
.
.
Les
.
.
.
.
.
.
.
assistan
75
.
5.3.1
.
Quelques
.
d?nitions
et
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
pr?cision
.
.
.
.
.
105
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
de
75
.
5.3.2
6.2
Graphe
t
de
.
ot
.
de
.

.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
77
.
5.3.3
fournies
Graphe
.
d'app
.
el
.
.
.
.
.
.
6.4.2
.
de
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
sur
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

78
vuln?rabilit?s
5.3.4
.
Limitations
.
?
.
la
.

.
de
.
graphes

p
.
our
.
le
.
langage
99
A
aleurs
VR
.
79
.
5.3.5
.
Exemple
.
de
.
r?sultats
.
obten
6.7
us
de
p
.
our
.
la
.
repr?sen
.
tation
.
visuelle
.
.
V
79

5.4
.
?v
.
aluation
.
de
.

.
hemins
6.7.2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
104
.
el
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Na
.
ot
.
.
.
.
.
.
.
.
.
105
.
la
.
.
.
.
.
.
80
.
5.4.1
.
Expressions
6.9
r?guli?res
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d'aide
.
l'analyse
.

.
.
.
.
.
94
.
?tude
.
l'existan
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
81
.
5.4.2
.
Syst?me
.
d'?quations
.
de
.
langage
.
.
.
.
95
.
Appro
.
he
.
ue
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
82
.
5.4.3
.

96
d'expressions
CIL
r?guli?res
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
83
.
5.4.4
.
M?tho
.
de
96
d'?v
Analyses
aluation
par
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
96
.
CIL
.
graphe
.
ot
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
83
97
5.5
Conclusion
Ergonomie
CIL
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.5
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.6
.
herc
.
de
87
.
5.5.1
.
Blo
.

.
de
.
base
.
et
.
nom
.
bre
.
de
.

.
asso
.

98
.
Les
.
dangereuses
.
tableaux
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.6.2
.
v
87
faibles
5.5.2
.

.
hage
.
du
.

.
de
.
inatteignable
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
100
.
Les
.
ts
.
na
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
89
.
5.5.3
.
Visualisation
.

.
d'attaques
6.7.1
par
ariables

pro
de
.
fautes
.
.
.
.
.
.
.
89
.
5.6
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
103
.
Les
.
orts
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.8
.
d'app
.
et
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
91
.
6
.
Analyse
6.8.1
de
vigation
programmes
le
?crits
de
en

langage
.
de
.
haut
.
niv
.
eau
.
93
.
6.1
.
Analyse
.

6.8.2
de
?


de
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
106
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
94
.
6.1.1
.
F
.

.
p
.
our
.
un
107
outil.
iv
.
T
.
ABLE
et
DES
.
MA
.
TI?RES
.
7
.
Mo
.
del
.

logiques

.
king
.
sur
.
des
.
programmes
.
?crits
l'outil
en
.
C
Conclusion
109
.
7.1
.
Appro
.

.
he
.
reten
et
ue
.
.
.
.
.
.
.
.
logiques
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.3.1
.
.
.
.
.
.
.
7.3.2
.
.
.
.
.
Mo
.
.
.
.
.
.
.
S?man
.
.
.
.
.
7.5.1
.
.
.
.
.
.
109
.
7.1.1
ules
Exemples
.
de
Satisfaction
requ?tes
.
.
.
.
Pr?cision
.
.
.
.
.
.
.
7.7
.
.
.
.
.
.
.
7.8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d?lisation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
110

7.2
orelles
?tude
.
de
.
l'existan
.
t
114
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
116
.
notion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
alidit?
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.6
.
de
.
.
.
.
.
.
.
119
111
form
7.2.1
.
MOPS
.
.
.
.
.
.
120
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
tation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
113
.
Mo
111
.
7.2.2
.
Propri?t?s
.
de
.

.
et
.
graphe
.
de
.
ot
.
de
.

.

.
.
.
.
.
.
114
.
Sp
.
et
.
temp
.
.
112
.
7.2.3
.
A
.
ora?
.
.
.
.
.
.
.
.
7.4
.
d?le
.
programme
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.5
.
tique,
.
d'ex?cution
.
CTL
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
118
112
V
7.2.4
.
Goanna
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
118
.
Programme
.
satisfaction
.
form
.
logiques
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7.6.1
.
de
.
ules
.
.
.
.
.
.
113
.
7.2.5
.
Choix
.

.
hnique
.
.
.
.
7.6.2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
122
.
Pr?sen
.
de
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
113
.
7.3
.
V?rication
.
et
.
mo
.

.

.
king
124
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
126
.
127
.f
.
able
54
des
tre
gures
.
1
Ordre
La
.
premi?re
.

.
in
.
telligen

te.
.
.
.
.
et
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
attaquer
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
th?orique
.
.
7
.
2
fonction

.
dule
erm
d'une
.

.
?
.

.
a
25
v
.
ec
tation

.

t?s.
.
.
.
.
.
sc?nario
.
tra
.
.
.
.
.
.
.
.
.
tour
.
.
.
.
.
.
.
60
T
9
.
3
.

.
des
d'une
di?ren
DES.
ts
.
t
.
yp
.
es
.
de
de
m?moires.
utation.
.
.
.
.
.
jour
.
.
.
.
.
23
.
.
.
.
.
.
.
Ajout
.
de
11
.
4
.

d'app

.
d'un
.

.

.
de
.

.
?
tation

.
.
.
.
v
.
.
.
.
.
Exemple
.
t
.
registre
.
ail
.

.
.
12
.
5
.

.
d'une
.

.
APDU
.
.
18
.
DES.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
La
.
DES.
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.
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.
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20
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de
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13
.
6
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d'un
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APDU
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de
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21
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de
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p
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68
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mise
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bits
.
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.
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en
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base.
.
.
.
.
13
.
7
.

.

77
des
ar?tes
plates-formes
blo
m
.

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es
.
et
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ouv
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de
.
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.
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.
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.
.
.
15
.
8
26
Les
registre.
di?ren
.
ts
.
in
.
terv
.
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.
ts
27
et
graphes
leurs
.
r?les
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dans
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le
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sc
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.
.
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18
17
9
de
?c
visan
helle
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d'assurance
le
des
de
Crit?res
v
Comm
R1
uns.
le
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ordinal.
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.
.
.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
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21
56
10
Un

de

.
de
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t
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yp
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e
.
Harv
.
ard.
.
.
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.
.
.
.
.
.
19
.
fonction
.
du
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
27
.
11
.

61

Exemple
d?taill?e
trace
des

familles
p
A
l'algorithme
T90S8515
.
et
.
A
.
Tmega128.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
28
.
12
.
Cartographie
.
de
.
la
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m?moire
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Flash.
.
.
.
.
.
.
.
.
63
.
Co
.
C
.
la
.
de
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erm
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
22
29
de
13
?

des
d'adressage
p
des
ut?s.
donn?es.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
68
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.
blo
.
de
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
30
.
14
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F
24
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des
d'une
en

les
16

bits
base.
et
.
sa
.
mn?monique
.

.
ondan
.
te.
.
.
.
33
.
15
78

Exemple
e
graphe
d'une
el.
timing
.

.
k
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
78
.

.
d'un
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
80
38
Repr?sen
16
des

orien

.
de
.
l'en
.
vironnemen
.
t
.
de
.
sim
.
ulation
.
.
.
.
81
.
..
vi
.
T
.
ABLE
tra-pro
DES
.
FIGURES
.
28
.
Expression
.
r?guli?re
.
de
.
tous
d'app
les
103

.
hemins
vigation
du
de
graphe

de
.
ot
.
de
.

.

.
du
.
sc
.
h?ma
.
27a.
.
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g?n?r?s
.
43
.
.
.
.
.
.
.
hemin
.
.
.
.
.
124
.
.
.
R?p
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
el
.
.
.
.
.
.
.
V?rication
.
.
.
.
.
obten
.
de
82
Exemple
29
d'app

45
d'une

expression
.
r?guli?re.
46
.
de
.
.
.
?
.
.
.
.
.
.
.
de
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.

.
.
83
.
30
.
Pro
.

.
de
.

.
de
40
tableaux
.
de
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Graphe
.
v
.
.
.
.
84
.
31
.
Graphe
.
de
.
ot
104
de
?l?men

une

.
de
.
la
.
pro
d'app

par
verify_pin
le
.

.
106
.
analyse
.
de
.
.
.
.
.
de
.

.
Kripk
85
.
32
.

.

et

le
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de
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.
.
.
.
47
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
ules
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
125
.
du
.
k
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
87
.
33
50
Coloration
l'outil.
syn
.
taxique
.
de
.

.
de
.
A
.
VR
.
dans
.
Eclipse.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
101
.
Graphe
.
el.
.
.
.
.
.
.
88
.
34
.

.
hage
.
des
.
blo
.

.
de
.
base
.
et
.
de
.
leurs
.
nom
41
bres
d'app
de
in

erse.
d'horloge.
.
.
.
89
.
35
.
Marquage
.
du
.

.
de
.
inatteignable.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
42
.
des
.
ts
.
par
.
analyse.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
105
.
Graphes
.
el
.
us
.
na
.
dans
90
ot
36

Syn
.
taxe
.
des
44

d'une
de
in
CIL.

.
graphe
.
el.
.
.
.
.
.
107
.
Graphe
.
ot
.

.
et
.
de
.
e.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
118
.
Ex?cution
.

.
dans
97
graphe
37
ot



.

.
t-serv
.
eur.
.
.
119
.
Programme
.
analyser.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
.
terpr?teur
.
form
.
CTL.
.
.
.
.
.
.
.
.
98
.
38
.
T
.
ableau
.
de
.
taille
.
v
.
ariable.
49
.
onse
.
mo
.

.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
125
.
Chemin
.
par
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
99
.
39
.
Expression
.

.
faible.
.
.
.
.
.
.
126
.

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