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2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

Relational Reasoning via Probabilistic Coupling

verfasst von : Gilles Barthe, Thomas Espitau, Benjamin Grégoire, Justin Hsu, Léo Stefanesco, Pierre-Yves Strub

Erschienen in: Logic for Programming, Artificial Intelligence, and Reasoning

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Abstract

Probabilistic coupling is a powerful tool for analyzing pairs of probabilistic processes. Roughly, coupling two processes requires finding an appropriate witness process that models both processes in the same probability space. Couplings are powerful tools proving properties about the relation between two processes, include reasoning about convergence of distributions and stochastic dominance—a probabilistic version of a monotonicity property.
While the mathematical definition of coupling looks rather complex and cumbersome to manipulate, we show that the relational program logic pRHL—the logic underlying the EasyCrypt cryptographic proof assistant—already internalizes a generalization of probabilistic coupling. With this insight, constructing couplings is no harder than constructing logical proofs. We demonstrate how to express and verify classic examples of couplings in pRHL, and we mechanically verify several couplings in EasyCrypt.

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Literatur
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Metadaten
Titel
Relational Reasoning via Probabilistic Coupling
verfasst von
Gilles Barthe
Thomas Espitau
Benjamin Grégoire
Justin Hsu
Léo Stefanesco
Pierre-Yves Strub
Copyright-Jahr
2015
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-48899-7_27