Haikunet : an intent programming language for the software defined networking paradigm

• Autores: Laurito, Andrés
• Año de publicación: 2017
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Melgratti, Hernán Claudio; Castro, Rodrigo Daniel
• Materia: TOPOLOGYGENERATOR; SDN; PROGRAMMING LANGUAGES; INTENT ORIENTED PROGRAMMING LANGUAGES; VERIFICATION SYSTEM; GRAPH GRAMMARS; INFERENCE RULES; TYPE SYSTEMS; SIMULATION; DEVS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los lenguajes de programación orientados a intents están tomando un rol cada vez más importante en el paradigma de Software Defined Networking (SDN). A pesar de ello, la gran mayoría de estos lenguajes de programación son soluciones acopladas rígidamente a controladores SDN específicos, dificultando su reuso y portabilidad. Además, los lenguajes existentes no suelen implementar herramientas de verificación para detectar errores en los intents antes de que estos sean aplicados a la red que se pretende manipular en forma programática. En esta tesis presentamos Haikunet, un lenguaje de programación orientado a intents que implementa capacidades básicas de verificación y es agnóstico frente a controladores SDN. Esta última propiedad es lograda gracias al uso de TopoGen, una nueva herramienta genérica para traducir y generar topologías de redes desarrollada en el marco de esta tesis. TopoGen es usado para generar modelos de grafos y de simulación para la topología analizada. Sobre el modelo de grafos realizamos verificaciones de propiedades estáticas, mientras que con los modelos de simulación abrimos el camino para la verificación de propiedades dinámicas. La semántica operacional de Haikunet es presentada siguiendo el estilo de Structural Operational Semantics (SOS), esto es, un conjunto de reglas de inferencia que define de manera inductiva la relación de reducción. Estas reglas de inferencia son dadas en dos niveles: 1. En un conjunto de reglas gramaticales de grafos, que describen cómo cada operación del lenguaje afecta a la topología de la red y 2. Mediante reglas de inferencia, que describen el cómputo de un programa en Haikunet. En este trabajo presentamos distintos escenarios, en donde mostramos como Haikunet puede detectar errores en intents antes de que estos sean aplicados en la red. Todos los escenarios considerados fueron probados contra los controladores actualmente soportados por Haikunet: ONOS y OpenDayLight.
Intent-oriented programming languages are taking an important role in the Software Defined Networking (SDN) paradigm. Yet, most of these programming languages are rigidly coupled to specific SDN controllers, hindering the re-usability and portability properties of intents. Besides, existent intent-oriented programming languages usually don’t implement a verification system that can detect errors in intents before these are applied to the network that is being manipulated programmatically. In this thesis we present Haikunet, an intent-oriented programming language that implements basic verification capabilities and is agnostic to SDN controllers. This last property is achieved thanks to TopoGen, a new tool developed in this thesis to translate and generate network topologies programmatically. TopoGen is used for generating graphs and simulation models of the network being analyzed. The graph model is used for static verification of properties, while the simulation models open the path for the dynamic verification of properties. Haikunet operational semantics is formally defined in the Structural Operational Semantics (SOS) style, i.e., a set of inference rules inductively defines the reduction relation. Inference rules are given in two levels: 1. A set of graph grammars rules describe how each operation of the language changes the topology of a network, and 2. By inference rules that describe how a Haikunet program computes. In this work, we present different scenarios in which we show how Haikunet can detect errors in intents before these are applied to the network. Every scenario presented was tested against the supported controllers by Haikunet: ONOS and OpenDayLight.
Fil: Laurito, Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.