Microsoft Research 推出 PDD Kit...

Microsoft Research 推出 PDD Kit，這是支援 Proof-Driven Development (PDD) 開發範式的工具包。它的目標是把形式化方法帶給一般工程師和日常應用程式，讓沒有形式化方法背景的人也能用。PDD Kit 會把開發者的意圖轉成 Verus 形式化規格，並證明程式碼符合規格；證明不了的部分，就退回用測試處理。

PDD Kit 在 GitHub Next 的 Chopin 即時多人規劃環境中作為夥伴運行。Microsoft Research 用它對 Pet Store（一個 Rust 商店）的登入邏輯做形式化驗證。驗證由 Verus 執行。Verus 是 Rust 證明語言，由 Microsoft Research 與卡內基梅隆大學、VMware Research、蘇黎世聯邦理工學院、馬普軟體系統研究所、新南威爾斯大學、德州大學奧斯汀分校、密西根大學、英屬哥倫比亞大學、威斯康星大學麥迪遜分校及魏茨曼科學研究所共同開發。

工作流程第一步，是團隊成員用自然語言審查意圖。PDD Kit 會提出仔細的審查者會問的問題，解釋相關程式碼，並把答案記錄在意圖檔案中。這份檔案是 PDD Kit 以 Verus 合約撰寫之形式化規格的自然語言版本。其中能形式化的意圖會轉成形式化規格，其餘必須信任的部分則轉成非正式規格，以測試來檢驗。

PDD Kit 會明確標出可信賴計算基礎 (TCB)，並要求使用者逐項簽署確認。工具內含登入流程的流程圖、規格景觀（顯示哪些部分會被證明、哪些部分會被信任），以及意圖地圖，把每項需求連回開發者原本的用字。每個項目還連到建模該項目的形式化規格章節，以及涵蓋該項目的測試。PDD Kit 會替 Verus 合約加註解，讓開發者看到形式化規格如何建模自己的意圖，並建議團隊整體簽署確認計畫。

編碼代理程式負責撰寫證明，Verus 檢查每一步。只要 Verus 接受證明，無論有沒有人讀過，證明都成立。規格是證明所依據的標準，人要審查的是規格，而規格短到幾分鐘內就能學會閱讀。每個函數都有 ensures 區塊，陳述其結果 r 對每個可能的輸入都必須成立的條件。Verus 在建置時檢查這些條件，只要有任何子句對某個輸入可能失敗，建置就會失敗，並指出是哪個子句。每個子句讀起來像 if-then 結構。

以登入流程為例，規格必須在不執行 SQLite、bcrypt 和 JWTs 的情況下描述它們。login_flow 是非同步的，會等待資料庫查詢。Verus 可以把合約套用到非同步函數上：requires 在呼叫建立未來時檢查，ensures 描述等待時取得的值。login_flow 很短，因為它是由較小的、已證明的部分組成。

login_flow 包含 lookup_target（選擇資料表）、login_core（等待查詢並呼叫 decide_login）以及 issue_token（簽署權杖，或把拒絕對應為目前的 HTTP 錯誤）。Verus 只靠這些合約就能證明 login_flow，不必重讀其主體。如果修改 decide_login 的主體，只有 decide_login 會重新證明。規格檔案 verified/src/login.rs 分為四層：標頭、匯入與類型、外部世界的抽象視圖、連接該視圖與實際程式碼的可信賴合約，以及證明必須符合的五個合約。

PDD Kit 的 pdd-ship 工作流程把 Verus 檢查加進持續整合 (CI)，緊鄰經驗測試。之後無論是人或代理程式修改登入邏輯，都必須繼續對同一份規格完成證明。證明破裂時，建置會像測試失敗一樣中斷。

PDD Kit 會剪掉只是重複檢查已證明內容的測試，但保留保護可信賴邊界的測試。這讓 CI 既更強，也更精簡。經過驗證，login_flow、login_core、lookup_target、decide_login 和 issue_token 的主體，對每個輸入都符合其合約。

登入邏輯的具體行為如下：選擇正確的資料表，把請求中的密碼與該帳戶名稱對應的儲存雜湊比較，發出包含該帳戶 ID 與資料表所賦予角色的權杖，其他所有情況一律拒絕，回傳 400、401 或 500 錯誤且不提供權杖。兩個資料庫查詢、bcrypt 密碼檢查、時鐘、權杖簽署、資料庫錯誤訊息，以及處理器的請求解包都在證明之外，各自背後有開發者接受的可信賴合約。針對真實 bcrypt、真實 SQLite 架構及真實路由器的測試涵蓋這些部分。目前 PDD Kit 只驗證 Rust，因為 Verus 只支援這個語言。