Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: Message.thy   Sprache: Unknown

(*  Title:      HOL/Metis_Examples/Message.thy
    Author:     Lawrence C. Paulson, Cambridge University Computer Laboratory
    Author:     Jasmin Blanchette, TU Muenchen

Metis example featuring message authentication.
*)


section \<open>Metis Example Featuring Message Authentication\<close>

theory Message
imports Main
begin

declare [[metis_new_skolem]]

lemma strange_Un_eq [simp]: "A \ (B \ A) = B \ A"
by (metis Un_commute Un_left_absorb)

type_synonym key = nat

consts
  all_symmetric :: bool        \<comment> \<open>true if all keys are symmetric\<close>
  invKey        :: "key=>key"  \<comment> \<open>inverse of a symmetric key\<close>

specification (invKey)
  invKey [simp]: "invKey (invKey K) = K"
  invKey_symmetric: "all_symmetric --> invKey = id"
by (metis id_apply)


text\<open>The inverse of a symmetric key is itself; that of a public key
      is the private key and vice versa\<close>

definition symKeys :: "key set" where
  "symKeys == {K. invKey K = K}"

datatype  \<comment> \<open>We allow any number of friendly agents\<close>
  agent = Server | Friend nat | Spy

datatype
     msg = Agent  agent     \<comment> \<open>Agent names\<close>
         | Number nat       \<comment> \<open>Ordinary integers, timestamps, ...\<close>
         | Nonce  nat       \<comment> \<open>Unguessable nonces\<close>
         | Key    key       \<comment> \<open>Crypto keys\<close>
         | Hash   msg       \<comment> \<open>Hashing\<close>
         | MPair  msg msg   \<comment> \<open>Compound messages\<close>
         | Crypt  key msg   \<comment> \<open>Encryption, public- or shared-key\<close>


text\<open>Concrete syntax: messages appear as \<open>\<lbrace>A,B,NA\<rbrace>\<close>, etc...\<close>
syntax
  "_MTuple"      :: "['a, args] => 'a * 'b"       ("(2\_,/ _\)")
translations
  "\x, y, z\" == "\x, \y, z\\"
  "\x, y\" == "CONST MPair x y"


definition HPair :: "[msg,msg] => msg" ("(4Hash[_] /_)" [0, 1000]) where
    \<comment> \<open>Message Y paired with a MAC computed with the help of X\<close>
    "Hash[X] Y == \ Hash\X,Y\, Y\"

definition keysFor :: "msg set => key set" where
    \<comment> \<open>Keys useful to decrypt elements of a message set\<close>
  "keysFor H == invKey ` {K. \X. Crypt K X \ H}"


subsubsection\<open>Inductive Definition of All Parts" of a Message\<close>

inductive_set
  parts :: "msg set => msg set"
  for H :: "msg set"
  where
    Inj [intro]:               "X \ H ==> X \ parts H"
  | Fst:         "\X,Y\ \ parts H ==> X \ parts H"
  | Snd:         "\X,Y\ \ parts H ==> Y \ parts H"
  | Body:        "Crypt K X \ parts H ==> X \ parts H"

lemma parts_mono: "G \ H ==> parts(G) \ parts(H)"
apply auto
apply (erule parts.induct)
   apply (metis parts.Inj rev_subsetD)
  apply (metis parts.Fst)
 apply (metis parts.Snd)
by (metis parts.Body)

text\<open>Equations hold because constructors are injective.\<close>
lemma Friend_image_eq [simp]: "(Friend x \ Friend`A) = (x\A)"
by (metis agent.inject image_iff)

lemma Key_image_eq [simp]: "(Key x \ Key`A) = (x \ A)"
by (metis image_iff msg.inject(4))

lemma Nonce_Key_image_eq [simp]: "Nonce x \ Key`A"
by (metis image_iff msg.distinct(23))


subsubsection\<open>Inverse of keys\<close>

lemma invKey_eq [simp]: "(invKey K = invKey K') = (K = K')"
by (metis invKey)


subsection\<open>keysFor operator\<close>

lemma keysFor_empty [simp]: "keysFor {} = {}"
by (unfold keysFor_def, blast)

lemma keysFor_Un [simp]: "keysFor (H \ H') = keysFor H \ keysFor H'"
by (unfold keysFor_def, blast)

lemma keysFor_UN [simp]: "keysFor (\i\A. H i) = (\i\A. keysFor (H i))"
by (unfold keysFor_def, blast)

text\<open>Monotonicity\<close>
lemma keysFor_mono: "G \ H ==> keysFor(G) \ keysFor(H)"
by (unfold keysFor_def, blast)

lemma keysFor_insert_Agent [simp]: "keysFor (insert (Agent A) H) = keysFor H"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_insert_Nonce [simp]: "keysFor (insert (Nonce N) H) = keysFor H"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_insert_Number [simp]: "keysFor (insert (Number N) H) = keysFor H"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_insert_Key [simp]: "keysFor (insert (Key K) H) = keysFor H"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_insert_Hash [simp]: "keysFor (insert (Hash X) H) = keysFor H"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_insert_MPair [simp]: "keysFor (insert \X,Y\ H) = keysFor H"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_insert_Crypt [simp]:
    "keysFor (insert (Crypt K X) H) = insert (invKey K) (keysFor H)"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma keysFor_image_Key [simp]: "keysFor (Key`E) = {}"
by (unfold keysFor_def, auto)

lemma Crypt_imp_invKey_keysFor: "Crypt K X \ H ==> invKey K \ keysFor H"
by (unfold keysFor_def, blast)


subsection\<open>Inductive relation "parts"\<close>

lemma MPair_parts:
     "[| \X,Y\ \ parts H;
         [| X \<in> parts H; Y \<in> parts H |] ==> P |] ==> P"
by (blast dest: parts.Fst parts.Snd)

declare MPair_parts [elim!] parts.Body [dest!]
text\<open>NB These two rules are UNSAFE in the formal sense, as they discard the
     compound message.  They work well on THIS FILE.
  \<open>MPair_parts\<close> is left as SAFE because it speeds up proofs.
  The Crypt rule is normally kept UNSAFE to avoid breaking up certificates.\<close>

lemma parts_increasing: "H \ parts(H)"
by blast

lemmas parts_insertI = subset_insertI [THEN parts_mono, THEN subsetD]

lemma parts_empty [simp]: "parts{} = {}"
apply safe
apply (erule parts.induct)
apply blast+
done

lemma parts_emptyE [elim!]: "X\ parts{} ==> P"
by simp

text\<open>WARNING: loops if H = {Y}, therefore must not be repeated!\<close>
lemma parts_singleton: "X\ parts H ==> \Y\H. X\ parts {Y}"
apply (erule parts.induct)
apply fast+
done


subsubsection\<open>Unions\<close>

lemma parts_Un_subset1: "parts(G) \ parts(H) \ parts(G \ H)"
by (intro Un_least parts_mono Un_upper1 Un_upper2)

lemma parts_Un_subset2: "parts(G \ H) \ parts(G) \ parts(H)"
apply (rule subsetI)
apply (erule parts.induct, blast+)
done

lemma parts_Un [simp]: "parts(G \ H) = parts(G) \ parts(H)"
by (intro equalityI parts_Un_subset1 parts_Un_subset2)

lemma parts_insert: "parts (insert X H) = parts {X} \ parts H"
apply (subst insert_is_Un [of _ H])
apply (simp only: parts_Un)
done

lemma parts_insert2:
     "parts (insert X (insert Y H)) = parts {X} \ parts {Y} \ parts H"
by (metis Un_commute Un_empty_left Un_empty_right Un_insert_left Un_insert_right parts_Un)


lemma parts_UN_subset1: "(\x\A. parts(H x)) \ parts(\x\A. H x)"
by (intro UN_least parts_mono UN_upper)

lemma parts_UN_subset2: "parts(\x\A. H x) \ (\x\A. parts(H x))"
apply (rule subsetI)
apply (erule parts.induct, blast+)
done

lemma parts_UN [simp]: "parts(\x\A. H x) = (\x\A. parts(H x))"
by (intro equalityI parts_UN_subset1 parts_UN_subset2)

text\<open>Added to simplify arguments to parts, analz and synth.
  NOTE: the UN versions are no longer used!\<close>


text\<open>This allows \<open>blast\<close> to simplify occurrences of
  \<^term>\<open>parts(G\<union>H)\<close> in the assumption.\<close>
lemmas in_parts_UnE = parts_Un [THEN equalityD1, THEN subsetD, THEN UnE]
declare in_parts_UnE [elim!]

lemma parts_insert_subset: "insert X (parts H) \ parts(insert X H)"
by (blast intro: parts_mono [THEN [2] rev_subsetD])

subsubsection\<open>Idempotence and transitivity\<close>

lemma parts_partsD [dest!]: "X\ parts (parts H) ==> X\ parts H"
by (erule parts.induct, blast+)

lemma parts_idem [simp]: "parts (parts H) = parts H"
by blast

lemma parts_subset_iff [simp]: "(parts G \ parts H) = (G \ parts H)"
apply (rule iffI)
apply (metis Un_absorb1 Un_subset_iff parts_Un parts_increasing)
apply (metis parts_idem parts_mono)
done

lemma parts_trans: "[| X\ parts G; G \ parts H |] ==> X\ parts H"
by (blast dest: parts_mono)

lemma parts_cut: "[|Y\ parts (insert X G); X\ parts H|] ==> Y\ parts(G \ H)"
by (metis (no_types) Un_insert_left Un_insert_right insert_absorb le_supE
          parts_Un parts_idem parts_increasing parts_trans)

subsubsection\<open>Rewrite rules for pulling out atomic messages\<close>

lemmas parts_insert_eq_I = equalityI [OF subsetI parts_insert_subset]


lemma parts_insert_Agent [simp]:
     "parts (insert (Agent agt) H) = insert (Agent agt) (parts H)"
apply (rule parts_insert_eq_I)
apply (erule parts.induct, auto)
done

lemma parts_insert_Nonce [simp]:
     "parts (insert (Nonce N) H) = insert (Nonce N) (parts H)"
apply (rule parts_insert_eq_I)
apply (erule parts.induct, auto)
done

lemma parts_insert_Number [simp]:
     "parts (insert (Number N) H) = insert (Number N) (parts H)"
apply (rule parts_insert_eq_I)
apply (erule parts.induct, auto)
done

lemma parts_insert_Key [simp]:
     "parts (insert (Key K) H) = insert (Key K) (parts H)"
apply (rule parts_insert_eq_I)
apply (erule parts.induct, auto)
done

lemma parts_insert_Hash [simp]:
     "parts (insert (Hash X) H) = insert (Hash X) (parts H)"
apply (rule parts_insert_eq_I)
apply (erule parts.induct, auto)
done

lemma parts_insert_Crypt [simp]:
     "parts (insert (Crypt K X) H) =
          insert (Crypt K X) (parts (insert X H))"
apply (rule equalityI)
apply (rule subsetI)
apply (erule parts.induct, auto)
apply (blast intro: parts.Body)
done

lemma parts_insert_MPair [simp]:
     "parts (insert \X,Y\ H) =
          insert \<lbrace>X,Y\<rbrace> (parts (insert X (insert Y H)))"
apply (rule equalityI)
apply (rule subsetI)
apply (erule parts.induct, auto)
apply (blast intro: parts.Fst parts.Snd)+
done

lemma parts_image_Key [simp]: "parts (Key`N) = Key`N"
apply auto
apply (erule parts.induct, auto)
done

lemma msg_Nonce_supply: "\N. \n. N\n --> Nonce n \ parts {msg}"
apply (induct_tac "msg")
apply (simp_all add: parts_insert2)
apply (metis Suc_n_not_le_n)
apply (metis le_trans linorder_linear)
done

subsection\<open>Inductive relation "analz"\<close>

text\<open>Inductive definition of "analz" -- what can be broken down from a set of
    messages, including keys.  A form of downward closure.  Pairs can
    be taken apart; messages decrypted with known keys.\<close>

inductive_set
  analz :: "msg set => msg set"
  for H :: "msg set"
  where
    Inj [intro,simp] :    "X \ H ==> X \ analz H"
  | Fst:     "\X,Y\ \ analz H ==> X \ analz H"
  | Snd:     "\X,Y\ \ analz H ==> Y \ analz H"
  | Decrypt [dest]:
             "[|Crypt K X \ analz H; Key(invKey K) \ analz H|] ==> X \ analz H"


text\<open>Monotonicity; Lemma 1 of Lowe's paper\<close>
lemma analz_mono: "G\H ==> analz(G) \ analz(H)"
apply auto
apply (erule analz.induct)
apply (auto dest: analz.Fst analz.Snd)
done

text\<open>Making it safe speeds up proofs\<close>
lemma MPair_analz [elim!]:
     "[| \X,Y\ \ analz H;
             [| X \<in> analz H; Y \<in> analz H |] ==> P
          |] ==> P"
by (blast dest: analz.Fst analz.Snd)

lemma analz_increasing: "H \ analz(H)"
by blast

lemma analz_subset_parts: "analz H \ parts H"
apply (rule subsetI)
apply (erule analz.induct, blast+)
done

lemmas analz_into_parts = analz_subset_parts [THEN subsetD]

lemmas not_parts_not_analz = analz_subset_parts [THEN contra_subsetD]

lemma parts_analz [simp]: "parts (analz H) = parts H"
apply (rule equalityI)
apply (metis analz_subset_parts parts_subset_iff)
apply (metis analz_increasing parts_mono)
done


lemma analz_parts [simp]: "analz (parts H) = parts H"
apply auto
apply (erule analz.induct, auto)
done

lemmas analz_insertI = subset_insertI [THEN analz_mono, THEN [2] rev_subsetD]

subsubsection\<open>General equational properties\<close>

lemma analz_empty [simp]: "analz{} = {}"
apply safe
apply (erule analz.induct, blast+)
done

text\<open>Converse fails: we can analz more from the union than from the
  separate parts, as a key in one might decrypt a message in the other\<close>
lemma analz_Un: "analz(G) \ analz(H) \ analz(G \ H)"
by (intro Un_least analz_mono Un_upper1 Un_upper2)

lemma analz_insert: "insert X (analz H) \ analz(insert X H)"
by (blast intro: analz_mono [THEN [2] rev_subsetD])

subsubsection\<open>Rewrite rules for pulling out atomic messages\<close>

lemmas analz_insert_eq_I = equalityI [OF subsetI analz_insert]

lemma analz_insert_Agent [simp]:
     "analz (insert (Agent agt) H) = insert (Agent agt) (analz H)"
apply (rule analz_insert_eq_I)
apply (erule analz.induct, auto)
done

lemma analz_insert_Nonce [simp]:
     "analz (insert (Nonce N) H) = insert (Nonce N) (analz H)"
apply (rule analz_insert_eq_I)
apply (erule analz.induct, auto)
done

lemma analz_insert_Number [simp]:
     "analz (insert (Number N) H) = insert (Number N) (analz H)"
apply (rule analz_insert_eq_I)
apply (erule analz.induct, auto)
done

lemma analz_insert_Hash [simp]:
     "analz (insert (Hash X) H) = insert (Hash X) (analz H)"
apply (rule analz_insert_eq_I)
apply (erule analz.induct, auto)
done

text\<open>Can only pull out Keys if they are not needed to decrypt the rest\<close>
lemma analz_insert_Key [simp]:
    "K \ keysFor (analz H) ==>
          analz (insert (Key K) H) = insert (Key K) (analz H)"
apply (unfold keysFor_def)
apply (rule analz_insert_eq_I)
apply (erule analz.induct, auto)
done

lemma analz_insert_MPair [simp]:
     "analz (insert \X,Y\ H) =
          insert \<lbrace>X,Y\<rbrace> (analz (insert X (insert Y H)))"
apply (rule equalityI)
apply (rule subsetI)
apply (erule analz.induct, auto)
apply (erule analz.induct)
apply (blast intro: analz.Fst analz.Snd)+
done

text\<open>Can pull out enCrypted message if the Key is not known\<close>
lemma analz_insert_Crypt:
     "Key (invKey K) \ analz H
      ==> analz (insert (Crypt K X) H) = insert (Crypt K X) (analz H)"
apply (rule analz_insert_eq_I)
apply (erule analz.induct, auto)

done

lemma lemma1: "Key (invKey K) \ analz H ==>
               analz (insert (Crypt K X) H) \<subseteq>
               insert (Crypt K X) (analz (insert X H))"
apply (rule subsetI)
apply (erule_tac x = x in analz.induct, auto)
done

lemma lemma2: "Key (invKey K) \ analz H ==>
               insert (Crypt K X) (analz (insert X H)) \<subseteq>
               analz (insert (Crypt K X) H)"
apply auto
apply (erule_tac x = x in analz.induct, auto)
apply (blast intro: analz_insertI analz.Decrypt)
done

lemma analz_insert_Decrypt:
     "Key (invKey K) \ analz H ==>
               analz (insert (Crypt K X) H) =
               insert (Crypt K X) (analz (insert X H))"
by (intro equalityI lemma1 lemma2)

text\<open>Case analysis: either the message is secure, or it is not! Effective,
but can cause subgoals to blow up! Use with \<open>if_split\<close>; apparently
\<open>split_tac\<close> does not cope with patterns such as \<^term>\<open>analz (insert
(Crypt K X) H)\<close>\<close>
lemma analz_Crypt_if [simp]:
     "analz (insert (Crypt K X) H) =
          (if (Key (invKey K) \<in> analz H)
           then insert (Crypt K X) (analz (insert X H))
           else insert (Crypt K X) (analz H))"
by (simp add: analz_insert_Crypt analz_insert_Decrypt)


text\<open>This rule supposes "for the sake of argument" that we have the key.\<close>
lemma analz_insert_Crypt_subset:
     "analz (insert (Crypt K X) H) \
           insert (Crypt K X) (analz (insert X H))"
apply (rule subsetI)
apply (erule analz.induct, auto)
done


lemma analz_image_Key [simp]: "analz (Key`N) = Key`N"
apply auto
apply (erule analz.induct, auto)
done


subsubsection\<open>Idempotence and transitivity\<close>

lemma analz_analzD [dest!]: "X\ analz (analz H) ==> X\ analz H"
by (erule analz.induct, blast+)

lemma analz_idem [simp]: "analz (analz H) = analz H"
by blast

lemma analz_subset_iff [simp]: "(analz G \ analz H) = (G \ analz H)"
apply (rule iffI)
apply (iprover intro: subset_trans analz_increasing)
apply (frule analz_mono, simp)
done

lemma analz_trans: "[| X\ analz G; G \ analz H |] ==> X\ analz H"
by (drule analz_mono, blast)


declare analz_trans[intro]

lemma analz_cut: "[| Y\ analz (insert X H); X\ analz H |] ==> Y\ analz H"
by (metis analz_idem analz_increasing analz_mono insert_absorb insert_mono insert_subset)

text\<open>This rewrite rule helps in the simplification of messages that involve
  the forwarding of unknown components (X).  Without it, removing occurrences
  of X can be very complicated.\<close>
lemma analz_insert_eq: "X\ analz H ==> analz (insert X H) = analz H"
by (blast intro: analz_cut analz_insertI)


text\<open>A congruence rule for "analz"\<close>

lemma analz_subset_cong:
     "[| analz G \ analz G'; analz H \ analz H' |]
      ==> analz (G \<union> H) \<subseteq> analz (G' \<union> H')"
apply simp
apply (metis Un_absorb2 Un_commute Un_subset_iff Un_upper1 Un_upper2 analz_mono)
done


lemma analz_cong:
     "[| analz G = analz G'; analz H = analz H'
               |] ==> analz (G \<union> H) = analz (G' \<union> H')"
by (intro equalityI analz_subset_cong, simp_all)

lemma analz_insert_cong:
     "analz H = analz H' ==> analz(insert X H) = analz(insert X H')"
by (force simp only: insert_def intro!: analz_cong)

text\<open>If there are no pairs or encryptions then analz does nothing\<close>
lemma analz_trivial:
     "[| \X Y. \X,Y\ \ H; \X K. Crypt K X \ H |] ==> analz H = H"
apply safe
apply (erule analz.induct, blast+)
done

text\<open>These two are obsolete (with a single Spy) but cost little to prove...\<close>
lemma analz_UN_analz_lemma:
     "X\ analz (\i\A. analz (H i)) ==> X\ analz (\i\A. H i)"
apply (erule analz.induct)
apply (blast intro: analz_mono [THEN [2] rev_subsetD])+
done

lemma analz_UN_analz [simp]: "analz (\i\A. analz (H i)) = analz (\i\A. H i)"
by (blast intro: analz_UN_analz_lemma analz_mono [THEN [2] rev_subsetD])


subsection\<open>Inductive relation "synth"\<close>

text\<open>Inductive definition of "synth" -- what can be built up from a set of
    messages.  A form of upward closure.  Pairs can be built, messages
    encrypted with known keys.  Agent names are public domain.
    Numbers can be guessed, but Nonces cannot be.\<close>

inductive_set
  synth :: "msg set => msg set"
  for H :: "msg set"
  where
    Inj    [intro]:   "X \ H ==> X \ synth H"
  | Agent  [intro]:   "Agent agt \ synth H"
  | Number [intro]:   "Number n \ synth H"
  | Hash   [intro]:   "X \ synth H ==> Hash X \ synth H"
  | MPair  [intro]:   "[|X \ synth H; Y \ synth H|] ==> \X,Y\ \ synth H"
  | Crypt  [intro]:   "[|X \ synth H; Key(K) \ H|] ==> Crypt K X \ synth H"

text\<open>Monotonicity\<close>
lemma synth_mono: "G\H ==> synth(G) \ synth(H)"
  by (auto, erule synth.induct, auto)

text\<open>NO \<open>Agent_synth\<close>, as any Agent name can be synthesized.
  The same holds for \<^term>\<open>Number\<close>\<close>
inductive_cases Nonce_synth [elim!]: "Nonce n \ synth H"
inductive_cases Key_synth   [elim!]: "Key K \ synth H"
inductive_cases Hash_synth  [elim!]: "Hash X \ synth H"
inductive_cases MPair_synth [elim!]: "\X,Y\ \ synth H"
inductive_cases Crypt_synth [elim!]: "Crypt K X \ synth H"


lemma synth_increasing: "H \ synth(H)"
by blast

subsubsection\<open>Unions\<close>

text\<open>Converse fails: we can synth more from the union than from the
  separate parts, building a compound message using elements of each.\<close>
lemma synth_Un: "synth(G) \ synth(H) \ synth(G \ H)"
by (intro Un_least synth_mono Un_upper1 Un_upper2)

lemma synth_insert: "insert X (synth H) \ synth(insert X H)"
by (metis insert_iff insert_subset subset_insertI synth.Inj synth_mono)

subsubsection\<open>Idempotence and transitivity\<close>

lemma synth_synthD [dest!]: "X\ synth (synth H) ==> X\ synth H"
by (erule synth.induct, blast+)

lemma synth_idem: "synth (synth H) = synth H"
by blast

lemma synth_subset_iff [simp]: "(synth G \ synth H) = (G \ synth H)"
apply (rule iffI)
apply (iprover intro: subset_trans synth_increasing)
apply (frule synth_mono, simp add: synth_idem)
done

lemma synth_trans: "[| X\ synth G; G \ synth H |] ==> X\ synth H"
by (drule synth_mono, blast)

lemma synth_cut: "[| Y\ synth (insert X H); X\ synth H |] ==> Y\ synth H"
by (metis insert_absorb insert_mono insert_subset synth_idem synth_increasing synth_mono)

lemma Agent_synth [simp]: "Agent A \ synth H"
by blast

lemma Number_synth [simp]: "Number n \ synth H"
by blast

lemma Nonce_synth_eq [simp]: "(Nonce N \ synth H) = (Nonce N \ H)"
by blast

lemma Key_synth_eq [simp]: "(Key K \ synth H) = (Key K \ H)"
by blast

lemma Crypt_synth_eq [simp]:
     "Key K \ H ==> (Crypt K X \ synth H) = (Crypt K X \ H)"
by blast


lemma keysFor_synth [simp]:
    "keysFor (synth H) = keysFor H \ invKey`{K. Key K \ H}"
by (unfold keysFor_def, blast)


subsubsection\<open>Combinations of parts, analz and synth\<close>

lemma parts_synth [simp]: "parts (synth H) = parts H \ synth H"
apply (rule equalityI)
apply (rule subsetI)
apply (erule parts.induct)
apply (metis UnCI)
apply (metis MPair_synth UnCI UnE insert_absorb insert_subset parts.Fst parts_increasing)
apply (metis MPair_synth UnCI UnE insert_absorb insert_subset parts.Snd parts_increasing)
apply (metis Body Crypt_synth UnCI UnE insert_absorb insert_subset parts_increasing)
apply (metis Un_subset_iff parts_increasing parts_mono synth_increasing)
done

lemma analz_analz_Un [simp]: "analz (analz G \ H) = analz (G \ H)"
apply (rule equalityI)
apply (metis analz_idem analz_subset_cong order_eq_refl)
apply (metis analz_increasing analz_subset_cong order_eq_refl)
done

declare analz_mono [intro] analz.Fst [intro] analz.Snd [intro] Un_least [intro]

lemma analz_synth_Un [simp]: "analz (synth G \ H) = analz (G \ H) \ synth G"
apply (rule equalityI)
apply (rule subsetI)
apply (erule analz.induct)
apply (metis UnCI UnE Un_commute analz.Inj)
apply (metis MPair_synth UnCI UnE Un_commute analz.Fst analz.Inj)
apply (metis MPair_synth UnCI UnE Un_commute analz.Inj analz.Snd)
apply (blast intro: analz.Decrypt)
apply blast
done

lemma analz_synth [simp]: "analz (synth H) = analz H \ synth H"
proof -
  have "\x\<^sub>2 x\<^sub>1. synth x\<^sub>1 \ analz (x\<^sub>1 \ x\<^sub>2) = analz (synth x\<^sub>1 \ x\<^sub>2)" by (metis Un_commute analz_synth_Un)
  hence "\x\<^sub>1. synth x\<^sub>1 \ analz x\<^sub>1 = analz (synth x\<^sub>1 \ {})" by (metis Un_empty_right)
  hence "\x\<^sub>1. synth x\<^sub>1 \ analz x\<^sub>1 = analz (synth x\<^sub>1)" by (metis Un_empty_right)
  hence "\x\<^sub>1. analz x\<^sub>1 \ synth x\<^sub>1 = analz (synth x\<^sub>1)" by (metis Un_commute)
  thus "analz (synth H) = analz H \ synth H" by metis
qed


subsubsection\<open>For reasoning about the Fake rule in traces\<close>

lemma parts_insert_subset_Un: "X \ G ==> parts(insert X H) \ parts G \ parts H"
proof -
  assume "X \ G"
  hence "\x\<^sub>1. G \ x\<^sub>1 \ X \ x\<^sub>1 " by auto
  hence "\x\<^sub>1. X \ G \ x\<^sub>1" by (metis Un_upper1)
  hence "insert X H \ G \ H" by (metis Un_upper2 insert_subset)
  hence "parts (insert X H) \ parts (G \ H)" by (metis parts_mono)
  thus "parts (insert X H) \ parts G \ parts H" by (metis parts_Un)
qed

lemma Fake_parts_insert:
     "X \ synth (analz H) ==>
      parts (insert X H) \<subseteq> synth (analz H) \<union> parts H"
proof -
  assume A1: "X \ synth (analz H)"
  have F1: "\x\<^sub>1. analz x\<^sub>1 \ synth (analz x\<^sub>1) = analz (synth (analz x\<^sub>1))"
    by (metis analz_idem analz_synth)
  have F2: "\x\<^sub>1. parts x\<^sub>1 \ synth (analz x\<^sub>1) = parts (synth (analz x\<^sub>1))"
    by (metis parts_analz parts_synth)
  have F3: "X \ synth (analz H)" using A1 by metis
  have "\x\<^sub>2 x\<^sub>1::msg set. x\<^sub>1 \ sup x\<^sub>1 x\<^sub>2" by (metis inf_sup_ord(3))
  hence F4: "\x\<^sub>1. analz x\<^sub>1 \ analz (synth x\<^sub>1)" by (metis analz_synth)
  have F5: "X \ synth (analz H)" using F3 by metis
  have "\x\<^sub>1. analz x\<^sub>1 \ synth (analz x\<^sub>1)
         \<longrightarrow> analz (synth (analz x\<^sub>1)) = synth (analz x\<^sub>1)"
    using F1 by (metis subset_Un_eq)
  hence F6: "\x\<^sub>1. analz (synth (analz x\<^sub>1)) = synth (analz x\<^sub>1)"
    by (metis synth_increasing)
  have "\x\<^sub>1. x\<^sub>1 \ analz (synth x\<^sub>1)" using F4 by (metis analz_subset_iff)
  hence "\x\<^sub>1. x\<^sub>1 \ analz (synth (analz x\<^sub>1))" by (metis analz_subset_iff)
  hence "\x\<^sub>1. x\<^sub>1 \ synth (analz x\<^sub>1)" using F6 by metis
  hence "H \ synth (analz H)" by metis
  hence "H \ synth (analz H) \ X \ synth (analz H)" using F5 by metis
  hence "insert X H \ synth (analz H)" by (metis insert_subset)
  hence "parts (insert X H) \ parts (synth (analz H))" by (metis parts_mono)
  hence "parts (insert X H) \ parts H \ synth (analz H)" using F2 by metis
  thus "parts (insert X H) \ synth (analz H) \ parts H" by (metis Un_commute)
qed

lemma Fake_parts_insert_in_Un:
     "[|Z \ parts (insert X H); X \ synth (analz H)|]
      ==> Z \<in>  synth (analz H) \<union> parts H"
by (blast dest: Fake_parts_insert [THEN subsetD, dest])

declare synth_mono [intro]

lemma Fake_analz_insert:
     "X \ synth (analz G) ==>
      analz (insert X H) \<subseteq> synth (analz G) \<union> analz (G \<union> H)"
by (metis Un_commute Un_insert_left Un_insert_right Un_upper1 analz_analz_Un
          analz_mono analz_synth_Un insert_absorb)

lemma Fake_analz_insert_simpler:
     "X \ synth (analz G) ==>
      analz (insert X H) \<subseteq> synth (analz G) \<union> analz (G \<union> H)"
apply (rule subsetI)
apply (subgoal_tac "x \ analz (synth (analz G) \ H) ")
apply (metis Un_commute analz_analz_Un analz_synth_Un)
by (metis Un_upper1 Un_upper2 analz_mono insert_absorb insert_subset)

end

[ Dauer der Verarbeitung: 0.8 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik