形式化验证如何守护普通人的数字生活

2025-04-27 17:42

传统测试 vs 形式化验证：“抽样检查” vs “全量验算”

为了让大家更好地理解形式化验证的独特之处，我们来对比一下传统测试方法和形式化验证。传统测试方法，就好比老师抽查学生的考试卷，随机抽取 100 个用例进行测试，如果发现其中 99 个都没问题，就觉得这个系统差不多可以放行使用了。但这种抽样检查的方式存在很大的漏判风险，就像从一大筐苹果里只挑几个检查，即便这几个看起来没问题，也不能保证整筐苹果都没有坏的。例如某车企在测试自动驾驶系统时，由于没有测试暴雨场景下的情况，结果导致车辆在实际遇到暴雨时，自动驾驶系统出现故障，引发了严重的事故，这就是传统测试方法的局限性。

而形式化验证则截然不同，它追求的是一种 “全量验算” 的极致境界，直接证明 “所有可能的输入都不会让系统出错”。以华为鸿蒙内核为例，华为通过形式化验证技术，对内核进行了全方位的数学验证，将关键代码漏洞概率降到了万亿分之一以下，这相当于给系统上了一把无比坚固的锁，极大地提升了系统的安全性和可靠性。在实际应用中，像航空航天、高铁、金融等对安全性要求极高的领域，形式化验证的这种全面性和准确性就显得尤为重要，它能够为这些关键系统的稳定运行保驾护航，让我们在享受科技带来的便利时，无需担心安全隐患。

浙江望安科技有限公司是以“形式化验证”和“安全认证”为核心的安全服务及产品提供商。公司致力于为国家重大项目、关键系统及行业企业提供安全保障。业务覆盖航空航天、国防、轨道交通、区块链、物联网、工业控制、芯片设计、操作系统、数据库等重大行业。

普通人生活中的守护者

（一）出行安全：让自动驾驶更 “靠谱”

随着科技的飞速发展，自动驾驶汽车正逐渐从科幻小说走进我们的现实生活。想象一下，在未来的某一天，你坐在自动驾驶汽车里，无需再为堵车、停车等问题烦恼，只需轻松地享受旅途的风景。然而，要实现这一美好的愿景，自动驾驶系统的安全性和可靠性至关重要。而形式化验证，就是确保自动驾驶汽车安全行驶的关键技术之一。

当你乘坐配备特斯拉 FSD 芯片或小鹏 XNGP 系统的汽车时，形式化验证正在后台默默地为你的出行保驾护航。在硬件层面，芯片设计公司，如 Intel、AMD 等，会使用形式化验证来确保多核处理器的数据同步准确无误，避免因计算逻辑混乱而导致刹车延迟等严重问题。就像人体的神经系统一样，芯片是汽车的 “大脑”，而形式化验证则是确保 “大脑” 正常运转的 “神经卫士”，任何细微的逻辑错误都逃不过它的 “火眼金睛”。

在软件层面，自动驾驶算法通过模型检测技术，穷举超过 10 万个极端场景，如强光直射下的红绿灯识别、突然闯入道路的行人等，以确保系统在各种复杂情况下都能做出正确的决策。曾经有某车企因为自动驾驶算法的漏洞，将白色卡车误判为天空，导致了严重的交通事故。而通过形式化验证，就可以提前发现并修复这类漏洞，让自动驾驶汽车能够更加准确地感知周围的环境，做出及时、正确的反应，避免类似悲剧的发生。

（二）支付安全：让每一笔交易 “零漏洞”

在数字经济时代，电子支付已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。无论是购物、转账还是理财，我们都离不开各种支付平台。然而，随着支付场景的日益复杂，支付安全问题也日益凸显。一旦支付系统出现漏洞，不仅会给用户带来直接的经济损失，还可能导致用户的个人信息泄露，引发一系列的安全风险。而形式化验证，就像是为支付系统打造的一道坚固的 “防火墙”，能够有效保障每一笔交易的安全。

以区块链转账为例，智能合约在其中扮演着关键角色。然而，智能合约的代码如果没有经过严格的验证，就可能存在各种安全漏洞，如 “重入攻击”“整数溢出” 等。著名的 TheDAO 事件就是一个惨痛的教训，由于智能合约未进行形式化验证，被黑客利用漏洞，导致 6000 万美元的损失，许多投资者血本无归。而通过形式化验证，我们可以提前发现这些潜在的漏洞，对智能合约进行修复和优化，让你的加密货币钱包更加安全可靠，确保每一笔转账都能准确无误地完成。

再看看我们日常使用的移动支付，支付宝、微信支付等平台的风控系统也运用了形式化验证技术，确保 “余额变动逻辑无死角”。它会对每一笔交易进行严格的逻辑检查，从支付请求的发起，到资金的扣除和到账，每一个环节都经过了严密的验证，避免出现 “多扣钱却无法追溯” 的低级错误。就像一个严谨的财务管家，形式化验证确保了每一笔资金的流动都清晰透明、安全可靠，让我们可以放心地享受便捷的移动支付服务。

（三）设备安全：从手机到家电的 “免疫屏障”

在智能家居时代，我们的生活中充满了各种各样的智能设备，从手机、电脑到冰箱、电视，这些设备让我们的生活变得更加便捷和舒适。然而，随着设备的智能化程度越来越高，它们面临的安全威胁也越来越多。一旦设备的系统或软件出现漏洞，就可能被黑客攻击，导致设备被控制、数据泄露等问题。而形式化验证技术，就为这些智能设备筑起了一道坚固的 “免疫屏障”，有效抵御各种安全威胁。

在手机系统方面，华为的 HarmonyOS 和小米的 MiTEE OS 都通过形式化验证达到了 EAL5 + 安全等级，这是国际上公认的较高安全标准。这意味着，手机的指纹数据、支付密码等重要信息在硬件层面就得到了严格的隔离保护，即使手机被 root，黑客也无法轻易窃取这些核心数据。就像给手机的重要信息加上了一把 “数学密码锁”，只有经过授权的操作才能访问，极大地提高了手机系统的安全性。

再看看智能家电，扫地机器人已经成为许多家庭清洁的好帮手。但如果它的导航算法没有经过形式化验证，就可能出现 “逻辑死循环”，导致机器人在清洁过程中不断撞坏家具。而经过形式化验证的导航算法，能够确保机器人准确地规划清洁路径，避免出现这种尴尬的情况。同样，智能电表的计费程序通过形式化验证后，可以避免 “偷跑流量” 或 “错误扣费” 的问题，让我们的生活更加安心、省心。