Especificación y verificación de routers software

(12 Créditos)

J. Guadalupe Ramos Díaz

Tutor: Dr. Germán Vidal

DOCTORADO EN PROGRAMACIÓN DECLARATIVA E INGENIERÍA DE LA PROGRAMACIÓN

DSIC-PLIS-ELP-MIST

22

1. Currículum1.1 Formación1.2 Materias impartidas en México1.3 Participación en proyectos1.4 Ponencias en Congresos

Nacionales2. Docencia3. Investigación

3.1 Definición de router3.2 Objetivo3.3 Anotaciones3.4 Especificación de circuitos3.5 Lenguaje anfitrión3.6 Solución

4. Conclusiones 5. Trabajos futuros6. Plan de trabajo

Agenda:

33

Maestría en Ciencias Computacionales I. T. León (1998)

Adiestramiento en Investigación Tecnológica

Instituto de Investigaciones Eléctricas (Cuernavaca, México, 1995)

Ingeniería en Sistemas Computacionales I. T. Morelia (1994)

1. Currículum: 1. Currículum: FormaciónFormación

44

ProgramaciónProgramación de sistemas Programación para Internet Administración de archivos Redes de área localSistemas abiertosTópicos de redesTeleprocesoGraficación

1. Currículum: 1. Currículum: Materias Materias impartidasimpartidas

55

1. Currículum: 1. Currículum: Proyectos de Proyectos de I+DI+D

Sistema de graficación para QNXInstituto de Investigaciones Eléctricas

Asesor de proyectos de creatividad en etapas nacionales– Servidor genérico P2P – Sistema de monitoreo y control remoto

por Internet– Aplicaciones P2P

66

1. Currículum: 1. Currículum: Ponencias en Ponencias en Congresos NacionalesCongresos Nacionales

Intermediario para sistemas de información distribuidaCongreso de Ing. en Sist. Computacionales e Congreso de Ing. en Sist. Computacionales e Informática (I.T.Tuxtla Gutiérrez, Chiapas): CISCI’02Informática (I.T.Tuxtla Gutiérrez, Chiapas): CISCI’02

Propuesta de middleware para aplicaciones P2PSimposium Intertecnológico de Ciencias Simposium Intertecnológico de Ciencias Computacionales: SICI’01Computacionales: SICI’01

Servidor genérico para aplicaciones P2P1er. Congreso Nacional de Calidad en la Educación 1er. Congreso Nacional de Calidad en la Educación Superior Tecnológica: CNCEST’00Superior Tecnológica: CNCEST’00

77

2. Etapa de 2. Etapa de DocenciaDocencia

Materia Créditos

Ingeniería de requisitos O.O. 5

Bases de datos avanzadas 4

Tecnología software para ambientes web 5

Fundamentos lógicos de la Ingeniería de Software

4

Ingeniería de Software automática 4

88

3. Investigación: 3. Investigación: DefiniciónDefinición

cabeceraCarga útil

Paquete

Router

Dirección destino

Puertos de salida

Estructura de datos de rutas

Red destino PuertoTabla de encaminamiento

65.0.0.0/8

128.9.0.0/16

149.12.0.0/19

3

1

2

+Protocolos de encaminamiento

Routers extensibles

• Seguridad

• Políticas

• QoS

• Direcciones

• Evolución

99

3. Investigación: 3. Investigación: DefiniciónDefinición

Ejecución en un PC: Ejecución en un PC: • EnchufesEnchufes [Decasper et al. 1998], ETH Zurich & U. Washington [Decasper et al. 1998], ETH Zurich & U. Washington • ScoutScout [Peterson et al. 1999], U. Arizona, U. Princeton [Peterson et al. 1999], U. Arizona, U. Princeton • ClickClick [Kohler et al. 1999], MIT [Kohler et al. 1999], MIT

Ejecución en un PC + Procesador de Red: Ejecución en un PC + Procesador de Red: • VHDL + FPGAVHDL + FPGA [Lee et al. 1999], I.P. Virginia [Lee et al. 1999], I.P. Virginia• Intel IXP1200 + EnsambladorIntel IXP1200 + Ensamblador [Spalink et al. 2001], U. Princeton [Spalink et al. 2001], U. Princeton• NPClick + Intel IXP1200NPClick + Intel IXP1200 [Shah et al. 2003], U. Berkeley [Shah et al. 2003], U. Berkeley

Router Modular Router Modular Click Forma de Click Forma de grafosgrafos

Existen dos tipos: : [Spalink et al., 2001][Spalink et al., 2001]

1010

3. Investigación: 3. Investigación: ObjetivoObjetivoVentajas claras de los routers extensibles Ventajas claras de los routers extensibles (tema actual) respecto a los routers hardware(tema actual) respecto a los routers hardware

Actividad Actividad crucial en una red en una red Click debería Click debería tener un tener un entorno para especificación y y verificación de routers software, etc. verificación de routers software, etc. ¡No lo tiene!

ObjetivoObjetivo:: Desarrollar un lenguaje de Desarrollar un lenguaje de dominio específico sobre un lenguaje dominio específico sobre un lenguaje declarativo (multi-paradigma) para la declarativo (multi-paradigma) para la especificación y verificación de routers Clickespecificación y verificación de routers Click

1111

3. Investigación: 3. Investigación: AnotacionesAnotaciones

No existen antecedentes en la literatura del uso de un No existen antecedentes en la literatura del uso de un lenguaje declarativo para la especificación de routers lenguaje declarativo para la especificación de routers softwaresoftware

Existe un campo relacionado: Existe un campo relacionado: especificación y especificación y verificación de hardwareverificación de hardware

Explotamos la relación circuitos <-> grafos Click

Anfitrión

LibreríaDominio

Un lenguaje declarativo Un lenguaje declarativo empotradoempotrado es una librería que se incorpora a es una librería que se incorpora a un lenguaje ya existente un lenguaje ya existente LibreríaLibrería = Lenguaje de dominio = Lenguaje de dominio específicoespecífico

1212

3. Investigación: 3. Investigación: Especificación de Especificación de circuitoscircuitos

Especificación del lenguaje empotrado: Lava [Claessen, 2001]

Apoyado por Xilinx Inc.

halfAdd (a, b) = (sum, carry) where sum = xor (a, b) carry = and (a, b)

type Signal = [Bool]

and :: (Signal,Signal)->Signalxor :: (Signal,Signal)->Signal

type Signal = [Bool]

and :: (Signal,Signal)->Signalxor :: (Signal,Signal)->Signal

Librería

1313

3. Investigación: 3. Investigación: Especificación de Especificación de

circuitoscircuitos

sham1 (cmd, destReg, srcRegA, srcRegB) = (destReg’, aluOutput’) where (aluInputA, aluInputB) = regFile srcRegA srcRegB(destReg’,aluOutput’) aluOutput = alu cmd aluInputA aluInputB aluOutput’ = delay 0 aluOutput destReg’ = delay R0 destReg

• Especificación del lenguaje empotrado Hawk [Matthews, et al., 2000]

• Apoyado por Intel Inc.

1414

3. Investigación: 3. Investigación: Lenguaje Lenguaje anfitriónanfitrión

Curry es una extensión conservativa de Haskell (base de Lava / Hawk) con características de la programación lógica

CurryCurry

Proporciona el entorno apropiado para practicar verificación, simulación y análisis

Permitirá adaptar inmediatamente Lava y Hawk

Curry = lógica + funcional + concurrente + distribuida + OO = multi-paradigma

1515

3. Investigación: 3. Investigación: SoluciónSolución

FromDevice(eth0)->Print (“Paq:”)->Discard type Packet = [ Char ]

Caso Simple:

fromDevice :: Int -> PacketfromDevice _ = newPacket

print :: (String, Packet) -> Packetprint (s, px) = let p= s++px in p

discard :: Packet->Intdiscard p = 0

(->-->-) :: (a->b) -> ( b->c) -> a -> c(element1 ->- element2) inp = let mid = element1 inp in element2 mid

Conector de orden superior

(fromDevice ->-->- discard) 1

1616

3. Investigación: 3. Investigación: SoluciónSoluciónCaso a Caso a modelarmodelar::

Principal problema propio a un router::La conexión = ¿funciones? o ¿conectores? o ¿condicionales?

1717

3. Investigación: 3. Investigación: SoluciónSolución

router pkin = out where (pk, pto) = classifier pkin

pk2 = if pto==2 then paint pk 2 else GOTO . . .

CaracterísticasCaracterísticas::•Problema de salidas múltiples y condicionales

•Poco declarativo

•En Click no hay condicionales

1818

3. Investigación: 3. Investigación: SoluciónSolución

router:: Event -> Eventrouter inp = out where outclassif = classifier inp out = routerBranch outclassif

routerBranch (pk,0) = arpResponder (pk,0)routerBranch (pk,1) = arpQuerier (pk,1)routerBranch (pk,2) = out where st1 = paint (pk,2) 1111 st2 = strip st1 14 st3 = checkIPHeader st2 out = getIPAddress st3

type Event = (Packet, Puerto)

•Escritura de router mas cercana a Click Características::

•Incorporación de abstracción de eventos •Se aprovecha pattern matching para dar inteligencia a los elementos

1919

4.4. ConclusionesConclusiones

Los routers extensibles son un tema de actualidad que madurará y en el que Click sobresale

La especificación y verificación formal son de gran importancia para las empresas de hardware y ya hay esfuerzos basados en el uso de lenguajes declarativos. Curry podría tener un lugar ventajoso gracias a sus características multi-paradigma

Se han comprobado las ventajas de escribir un lenguaje empotrado con respecto la creación de un lenguaje nuevo (con intérprete, compilador, herramientas de verificación . . . )

2020

5. Trabajos futuros5. Trabajos futuros

Enlazar nuestro lenguaje con Click: Traductor de especificaciones Curry a Click (colaboración con E. Kohler, MIT)

Especificar los 242 elementos Click

Definir e implementar técnicas de análisis, verificación, etc. (concretas al dominio del problema) – Propiedades de un router:

No puede haber ciclos infinitos, verificar que a una entrada hay una salida, excepto con paquetes vencidosEl paquete sólo puede ser modificado en ciertos camposPara todo paquete debe haber una ruta de encaminamiento, etc.

2121

6. Plan de trabajo6. Plan de trabajo

Publicación PROLE’03 Publicación PROLE’03 (Terceras Jornadas (Terceras Jornadas sobre Lenguajes de Programación )sobre Lenguajes de Programación )

TESIS: Especificación (presente) Y TESIS: Especificación (presente) Y verificación (futuro) de routers softwareverificación (futuro) de routers software

Metodología de trabajo:Metodología de trabajo:– Contacto regular vía emailContacto regular vía email– Visita a la UPVVisita a la UPV– Asistencia a congresosAsistencia a congresos

Proyecto de I+D centrado en el temaProyecto de I+D centrado en el tema

2222

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