Universiẗat, Diss., 2004--Bielefeld.

Universiẗat, Diss., 2005--Düsseldorf.

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In this thesis Direct Numerical Simulation (DNS) is used to investigate the development of turbulent premixed flame kernels during the early stages of growth typical of the period following spark ignition. Two distinct aspects of this phase are considered: the interaction of the expanding kernel with a field of decaying turbulence, and the chemical and thermo-diffusive response of the flame for different fresh-gas compositions. In the first part of the study, three-dimensional, repeated simulations with single-step chemistry are used to generate ensemble statistics of global flame growth. The surface-conditioned mean fluid-velocity magnitude is found to vary significantly across different isosurfaces of the reaction progress variable, and this is shown to lead to a bias in the distribution of the Surface Density Function (SDF) around the developing flame. Two-dimensional simulations in an extended domain indicate that this effect translates into a similar directional bias in the Flame Surface Density (FSD) at later stages in the kernel development. Properties of the fresh gas turbulence decay are assessed from an independent, non-reacting simulation database. In the second part of this study, two-dimensional simulations with a detailed 68-step reaction mechanism are used to investigate the thermo-diffusive response of pure methane-air, and hydrogen-enriched methane-air flames. The changes in local and global behaviour due to the different laminar flame characteristics, and the response of the flames to strain and curvature are examined at different equivalence ratios and turbulence intensities. Mechanisms leading to flame quenching are discussed and the effect of mean flame curvature is assessed through comparison with an equivalent planar flame. The effects of hydrogen addition are found to be particularly pronounced in flame kernels due to the higher positive stretch rates and reduced thermo-diffusive stability of hydrogen-enriched flames.

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Domain Based Authentication of Named Entities (DANE) is an Internet Engineering Task Force (IETF) standard released in 2012 intended to complement or in some cases replace the current Public Key Infrastructure (PKI) model. The current PKI model uses Transport Layer Security (TLS) certificates issued by Certificate Authorities (CA) binding domain names to public key. These CAs act as trust anchors during the certificate validation process. Web browsers and other TLS supported applications have large lists of trusted CA public keys. If one of these trusted CAs are compromised the whole system is compromised. DANE uses the Domain Name System (DNS) to publish TLS certificate information and create certificate associations to domain names. DANE relies on DNS Security Extensions (DNSSEC) for authentication and message integrity. Using the DNS root as a single trust anchor instead of the many CA trust anchors the attack surface is drastically reduced.In this study a quantitative survey among Swedish DNSSEC signed Second Level Domains (SLD) is performed with the aim to establish the DANE TLSA deployment level among the SLDs in Top Level Domain (TLD) .se.The results show that 686 471 of the Swedish SLDs have been DNSSEC signed which is approximately 49% of all Swedish SLDs. The number of domains that have deployed DANE is very low, with only 79 SLD found to have DANE TLSA resource records in DNS. The total number of DANE TLSA resource records were 175 and the most common service used with DANE TLSA was HTTPS on port 443 which was 62% of all DANE TLSA resource records found. The most common certificate usage field setting was three, domain issued certificates.

Domännamnssystemet DNS är en vital och ofrånkomlig del av internet. Det är dock sårbart för attacker. DNSSEC är ett sätt att minska sårbarheten hos DNS. I detta examensarbete har data om ett antal domäner samlats in med hjälp av Zonemaster och domain information groper för att sedan bearbetas med hjälp av bash-skript och java-kod. Detta data har sedan analyserats. Resultatet visar att användandet av och statusen på DNSSEC-implementeringen hos flera av de undersökta domänerna är bristfällig och lämnar utrymme för förbättringar.

Ingeniero Civil en Computación / Los servidores DNS son máquinas que resuelven consultas sobre nombres de dominio y se caracterizan por atender grandes cantidades de pequeñas peticiones que usualmente caben en una única unidad de comunicación en Internet llamada paquete . Para aumentar la cantidad de respuestas, el software encargado de esto explota las máquinas con múltiples procesadores, paralelizando las atenciones, lo cual ha mostrado no generar las ganancias esperadas. Para estudiar este problema se replicó la operación usando núcleos de Sistemas Operativos modernos e intentando leer concurrentemente desde un socket, identificando así los posibles puntos de falla: la implementación de read en la libc, el mecanismo de atención de las llamadas al sistema, o alguna porción de código ejecutado al recibir un paquete desde Internet. Los primeros dos posibles orígenes fueron descartados con pruebas directas mediante la comparación del rendimiento de read al leer desde distintas fuentes y determinando cómo se comporta la atención de las llamadas a sistema, mediante la creación de una de estas con fines de prueba. Así, el estudio se concentra en la tercera posible fuente del problema: el núcleo de Linux. Para estudiar el comportamiento de cómo es recibido un paquete, se investigó cómo fluye la información a través del stack de red desde que ésta arriba al dispositivo. Se descubrió que la información era encolada en estructuras de datos compartidas, requiriendo sincronización, e identificando, por lo tanto, un posible punto de falla. Para corroborarlo, se modificó un núcleo con el fin de determinar cómo la sincronización afectaba en la serialización de los accesos a un socket. Los resultados de las pruebas anteriores ejecutadas sobre el núcleo modificado arrojaron que el esquema de sincronización utilizado no permitía las lecturas concurrentes, por lo que se propuso cambiar el esquema de encolamiento de los paquetes en el socket, introduciendo estructuras que sí permitan la paralelización de read. Para simplificar la situación, el esquema de encolamiento de paquetes fue modelado en una implementación en C en espacio usuario, replicando estructuras y sincronización presentes en el núcleo. Sobre este modelo fue implementada una solución con múltiples colas de recepción de paquetes, creando colas por cada lector concurrente desde el lado de la aplicación. Finalmente, el modelo arrojó que esta solución permite efectivamente paralelizar los accesos, llegando a duplicar el throughput alcanzado actualmente por los sockets en determinadas configuraciones de threads.

Magíster en Ciencias, Mención Computación / Ingeniero Civil en Computación / La proliferación de sistemas con múltiples núcleos de procesamiento ha transformado la aplicación de técnicas de programación paralela en uno de los tópicos más estudiados en los últimos años, ello en pos de mejorar los rendimientos generales de cualquier operación. Una aplicación práctica de dicho enfoque es en el procesamiento de requerimientos DNS, los cuales han evidenciado un gran aumento de la mano del desarrollo de la Internet y la masificación de distintos tipos de dispositivos que demandan conectividad, y que por sus características son un buen candidato a un enfoque de procesamiento paralelo. Sin embargo, distintas investigaciones han revelado que la aplicación de técnicas multithreading per se no son una estrategia que garantice un escalamiento en los resultados. Distintas empresas de carácter global (como Google, Facebook y Toshiba) así como investigaciones locales (de la mano de NIC Chile) han reconocido la existencia de este problema, reiterando responsabilidades a los Internet Sockets provistos por el kernel de Linux, los cuales al ser expuestos a un consumo concurrente degradan su capacidad de consumo de datos y rendimiento general, aún cuando existe poder de cómputo excedente. Así estas empresas y otros trabajos de investigación han planteado varias hipótesis teóricamente razonables para explicar dicho comportamiento pero sin concretar las mismas en términos experimentales que permitan confirmarlas o desmentirlas. La presente investigación plantea un estudio experimental del caso de los Sockets UDP que combina técnicas de profiling y testing de distinto nivel, a fin de verificar las principales sospechas vigentes que den explicación al problema en cuestión, reunidas en 3 líneas de trabajo: Problemas de distribución de carga, degradación del rendimiento por mecanismos de bloqueo y problemas de manejo de caché y defectos de contención de recursos. En la misma línea, se ilustra el impacto de fenómeno de contención de recursos en un escenario concurrente y su repercusión en los canales de comunicación en el procesamiento de datos en arquitecturas modernas multiprocesador como la estudiada. Es fruto de este trabajo un veredicto por cada estudio que concluya explicando las características inherentes a los Internet Sockets que expliquen su mal desempeño, bajo los distintos análisis efectuados. Posteriormente, la investigación se traslada a estudiar la técnica denominada reuseport, un desarrollo de ingenieros de Google que plantea una solución al problema presentado y que promete mitigar el efecto negativo causado por el uso de multithreading en el contexto estudiado. Así también, se repasan aspectos como el rendimiento de este enfoque, y ciertas debilidades del mismo. Finalmente, es producto del presente trabajo el planteamiento e implementación de una solución propia al problema que, inspirado en el diseño de reuseport e implementado como un módulo del kernel, provee un mecanismo de distribución de paquetes que permite optar a mejoras de desempeño en el procesamiento de los mismos usando técnicas de procesamiento paralelo clásicas. Una solución que --en su configuración estándar-- provee un rendimiento competitivo a reuseport, pero que gracias a ser ampliamente configurable permite postular a mejores resultados que reuseport en contextos no uniformes de distribución de paquetes.