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Dissertação

{en_GB=Synthesis of Network Switch Programs} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Na última década, foram introduzidos dois paradigmas que tiveram um grande impacto na indústria de redes: as Redes Definidas por Software (SDN) e a virtualização de Funções de Rede (NFV). Estes novos paradigmas introduziram um certo grau de programabilidade, aumentaram a flexibilidade e agilizaram a operação das redes. No plano de dados, em particular, o paradigma NFV permite correr funções de rede em software. As vantagens ao nível da flexibilidade trazem consigo o desafio do desempenho. Entretanto, a evolução nas arquiteturas de chips de redes resultaram em dispositivos de hardware programáveis com velocidades de processamento ordens de grandeza superiores às funções de rede virtualizadas. Em contrapartida, estes dispositivos estão associados a linguagens de programação de baixo-nível, e a sua introdução na infrastrutura exige por isso engenheiros de redes altamente especializados. Como solução para este desafio, investigação recente propôs mecanismos de tradução baseados em regras, semelhantes aos usadas em compiladores, para este contexto. Neste tese propomos uma abordagem diferente: a utilização de técnicas de síntese de programas para sintetizar código para estes dispositivos de redes programáveis, com o intuito de reduzir a sua acentuada curva de aprendizagem. Com base nestas ideias, desenvolvemos o SyNAPSE, um protótipo que gera implementações de NFs para um switch P4 em software e para um controlador x86, a partir de NFs programadas em C. O protótipo aplica técnicas de síntese a partir de representações obtidas através de execução simbólica., en=The emergence of programmable network hardware devices allowed engineers to deploy Network Functions that perform orders of magnitude faster than previous programmed software NFs. The improved performance of these devices comes at the expense of increasing programming complexity, which requires a thorough understanding of the underlying pipeline and hardware details. Some recent domain-specific languages, such as P4, have tried to optimize network packet forwarding by providing additional constructs and externs. However, the task of programming hardware devices still remains associated with steep learning curves and their integration in networks is limited to specialized engineers. The state-of-the-art solutions address this challenge by means of rule-based approaches, often used in compiler design, to automatically generate code for these network devices. In this thesis we follow a different approach. We developed SyNAPSE, a program synthesis-based technique that leverages static analysis tools to generate NF implementations in P4 that are semantically equivalent to the original NF code. Our prototype reduces the effort required to program network devices by generating NF implementations for a P4 software switch and a standard x86 controller from NFs that were written in the well-known programming language C.}
Keywords: {pt=Funções de Rede, Síntese de Funções de Rede, Programação do plano de dados, P4, en=Network Functions, Program Synthesis, Network Function Synthesis, Data Plane Programmability, P4}

Discussão: junho 15, 2022, 14:30