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面向模型检验的真实软件定义网络(CS NI)

在软件定义网络(SDN)中,控制器程序负责在大量交换机上部署不同的网络功能,但这会带来很大的风险:如果部署了错误的控制器代码可能会导致网络和服务中断以及安全漏洞。因此,最理想的方法是自动检测错误,或者更好地验证错误是否存在,然而网络的大小和控制器的复杂性使得这项工作颇具挑战性。在本文中,我们提出了MOCS:一个高度表达的、优化的SDN模型,它允许在合理的时间内捕获真实世界中的细微错误。这是通过(1)分析可能的部分降阶模型,(2)静态预计算包的等价类 和(3)对模型中存在的包和规则构建索引来实现的。我们通过提供MOCS的原型实现在UPPAAL中捕获到的实际错误的示例,以及在不同大小的网络拓扑上的运行示例,强调我们所做的抽象和优化的重要性,展示了它在表达性方面相对于最新技术的优势。

原文题目:Towards Model Checking Real-World Software-Defined Networks

原文:In software-defined networks (SDN) a controller program is in charge of deploying diverse network functionality across a large number of switches, but this comes at a great risk: deploying buggy controller code could result in network and service disruption and security loopholes. The automatic detection of bugs or, even better, verification of their absence is thus most desirable, yet the size of the network and the complexity of the controller makes this a challenging undertaking. In this paper we propose MOCS, a highly expressive, optimised SDN model that allows capturing subtle real-world bugs, in a reasonable amount of time. This is achieved by (1) analysing the model for possible partial order reductions, (2) statically pre-computing packet equivalence classes and (3) indexing packets and rules that exist in the model. We demonstrate its superiority compared to the state of the art in terms of expressivity, by providing examples of realistic bugs that a prototype implementation of MOCS in UPPAAL caught, and performance/scalability, by running examples on various sizes of network topologies, highlighting the importance of our abstractions and optimisations.

原文作者:Vasileios Klimis, George Parisis, Bernhard Reus

原文链接:https://arxiv.org/abs/2004.11988

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