Orientador: Eliane Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valenti_AndreWillik_M.pdf: 2649436 bytes, checksum: c4cfe20cd30b324ee3a2d8058d470b7e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A crescente adoção de Arquiteturas Orientadas a Serviços e de Web Services pela indústria e pela academia vem criando novos desafios para a garantia de qualidade dos sistemas. Testes de robustez possibilitam verificar o funcionamento de um sistema quando sujeito a condições adversas de operação, como entradas inesperadas ou alta carga de requisições sobre os serviços. A técnica de injeção de falhas pode ser aplicada para induzir tais situações e permitir uma avaliação do sistema nessas condições. No entanto, encontram-se poucas ferramentas adequadas para essa atividade. Nesta dissertação, apresentamos a WSInject, uma ferramenta para injeção de falhas em Web Services, além de um estudo sobre testes de robustez em sistemas baseados nessa tecnologia. A ferramenta possui as vantagens de ser flexível, configurável, extensível e minimamente intrusiva. Este trabalho é parte do projeto RobustWeb da CAPES/Cofecub, registrado sob o número 623/09 / Abstract: The increasing adoption of Service-Oriented Architectures and Web Services, both by industry and academia, has been posing new challenges for quality assurance. Robustness testing allows one to verify the behavior of a system when subject to adverse operating conditions, such as unexpected inputs or high service loads. The fault injection technique may be used to induce such scenarios in order to evaluate system behavior under these conditions. However, few tools are currently available to support this activity. In this work, we present WSInject - a fault injection tool for Web Services - and a study on Web Services robustness testing. WSInject's advantages include being flexible, customizable, extensible and minimally intrusive. This work is registered under number 623/09 as part of RobustWeb project from CAPES/Cofecub / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Eliane Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_Jeferson_M.pdf: 10344068 bytes, checksum: f13e5d139255d50754dc668d1bbf3fc6 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Para a construção de sistemas robustos, devem ser utilizadas técnicas de tolerância a falhas que podem ser implementadas através de mecanismos de tratamento de exceções. Esses mecanismos possibilitam o tratamento de possíveis exceções, ou até mesmo a continuação da execução das funcionalidades do sistema mesmo na presença de uma exceção. O uso dos mecanismos de tratamento de exceções para desenvolver sistemas de software em larga escala, juntamente com o fato de ser implementado por diversas linguagens modernas, confirma a importância desta prática de desenvolvimento. Por outro lado, o uso desses mecanismos tem suas desvantagens, impactando principalmente na complexidade dos sistemas. Um problema que ocorre com muita frequência é efetuar a validação do fluxo excepcional somente na fase de implementação. A detecção de um problema de especificação nesta etapa do processo, pode acarretar em um aumento nos custos e prazos para a entrega do software. Este trabalho apresenta uma abordagem que utiliza as técnicas de análise estática, normalmente empregadas para detectar falhas no código fonte, para antecipar a validação do fluxo excepcional de um componente de software durante o ciclo de desenvolvimento. A solução proposta utiliza as informações do fluxo de controle e fluxo de dados obtidas a partir de um modelo comportamental. O modelo utilizado nesta abordagem é o diagrama de atividades da UML, que passa por uma série de transformações até gerar um grafo de fluxo de controle interprocedimental. Durante este processo são executadas análises de fluxo de dados para inferir com precisão quais são os tipos de exceções podem ser lançadas em dado ponto do modelo. Também faz parte deste trabalho a apresentação de uma ferramenta de apoio para o processo de validação do fluxo excepcional. Esta ferramenta, denominada ADEX (Activity Diagram EXceptional flow analyzer), implementa os algoritmos utilizados para a conversão do diagrama de atividades no grafo de fluxo de controle interprocedimental. A ferramenta também oferece recursos para a visualização do fluxo de controle normal e excepcional do modelo / Abstract: In order to develop robust software, should be used fault tolerant techniques that can be implemented by exception handling mechanisms. These mechanisms allow the handling of possible exceptions or even the continued of execution of the system's functionalities, even in the presence of an exception. The use of exception handling mechanisms to develop large scale software systems together with the fact that several modern programming languages provide these mechanisms, confirm the importance of these mechanisms in practice. On the other hand, the use of these mechanisms has some disadvantages, principally impacting on the complexity of the systems. One problem that occurs very often is performing the validation of the exceptional flow only during the implementation phase. The detection of a specification problem at this stage of the process can lead the increasing of costs and delays to delivery the software. This paper presents an approach that uses static analysis techniques, usually used to detect anomalies in the source code, to antecipate the validation of the exceptional flow of a software component in the development cycle. The proposed solution uses the information of control flow and data flow gathered from a behavioral model. The model used in this approach is the UML activity diagram, which undergoes a series of transformations to generate a interprocedural control flow graph. During this process are performed data flow analysis to inferring precisely what kind of exceptions can be thrown at a specific point of the model. The presentation of a tool to support the validation of the exceptional flow, also is part of this work. This tool, called ADEX (Activity Diagram EXceptional flow analyzer), implements the algorithms used to convert the activity diagram in the interprocedural control flow graph. The tool also provides features for visualization of normal and exceptional control flow of the model / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

The popularity of MPI-based middleware and applications has led to their wide deployment. Such systems, however, are not inherently reliable and cannot tolerate external faults. This thesis presents a novel model-based approach for exploiting application features and other characteristics to categorize and create AEMs (Application Execution Model). This work realizes MPI/FT(tm), a middleware derived by selective incorporation of fault-tolerant features into MPI/Pro(tm) for two relevant AEMs. This thesis proves the following hypothesis: it is possible to successfully complete select MPI applications even in the presence of external faults, and such fault-tolerance can be achieved with acceptable performance overhead. This work defines parameters to measure the impact of this middleware on performance through faultree and fault-injected overheads. The hypothesis is validated through experimentation and measurement of sample MPI applications for two AEMs.

As the speed of operation of VLSI devices has increased, delay fault testing has become a more important factor in VLSI testing. Due to the large number of gates in a VLSI circuit, the gate level test generation methodologies may become infeasible for delay test generation. In this work, a new behavioral delay fault model that aims at simplifying the delay test generation problem for digital circuits is presented. The model is defined using VHDL. It is shown that each defined behavioral level delay fault can be mapped to a gate level equivalent fault and/or physical failure. A systematic way of representing a behavioral model in terms of a data flow graph is presented. A behavioral level input-output path is defined and a strategy to generate tests for delay faults along a behavioral path is presented. It is then shown that tests developed from the behavioral model can test a gate level equivalent circuit for path delay faults. / Master of Science

This thesis presents a practical means for determining checking polynomials for the fault tolerant computation of numerical functions. This method is based on certain algebraic features of the numerical functions such as the transcendence degree of a field extension. Checking polynomials are given for representative simple and compound numerical functions. Some of these checking models are implemented in a simulation environment. The program developed provides the means for generating checking polynomials for a broad class of numerical functions. Considerations for designing and deploying checking models are given. This numerical technique can lower costs and conserve system resources when engineering for remote or nanoscale supercomputing environments.

This thesis investigates the role of error-correcting codes in Distributed and Pervasive Computing. The main results are at the intersection of Security and Fault Tolerance for these environments. There are two primary areas that are explored in this thesis. 1. We have investigated protocols for large scale fault tolerant secure distributed storage. The two main concerns here are security and redundancy. In one arm of this research we developed SAFE, a distributed storage system based on a new protocol that offers a two-in-one solution to fault-tolerance and confidentiality. This protocol is based on cryptographic properties of error correction codes. In another arm, we developed esf, another prototype distributed persistent storage; esf facilitates seamless hardware extension of storage units, high resilience to loads and provides high availability. The main ingredient in its design is a modern class of erasure codes known as the {em Fountain Codes}. One problem in such large storage is the heavy overhead of the associated fingerprints needed for checking data integrity. esf deploys a clever integrity check mechanism by use of a data structure known as the {em Merkle Tree} to address this issue. 2. We also investigated the design of a new remote authentication protocol. Applications over long range wireless would benefit quite a bit from this design. We designed and implemented LAWN, a lightweight remote authentication protocol for wireless networks that deploys a randomized approximation scheme based on Error correcting codes. We have evaluated in detail the performance of LAWN; while it adds very low overhead of computation, the savings in bandwidth and power are quite dramatic.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-03T18:36:29Z No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-03T18:36:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-03T18:36:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-03T18:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) Previous issue date: 2017-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A distributed system is a set of processes and links that is desgined to provide computing power and data persistency, even on the presence of failures. To encapsulate the abstraction of time and to determine which processes have currently failed, these distributed systems are based on unreliable failure detectors, which in its turn are used as a leader election service. Many works are dedicated to analyze the quality of service (QoS) of failure detectors, but a few of them has analyzed the QoS of a leader election algorithm. In this work, we present the NFD-L leader election algorithm, designed to work on crash-recovery distributed systems and to follow the QoS specification defined by Chen, Toueg e Aguilera (2002). We used NFD-L to elect Paxos coordinators for a replication framework and compared the observed QoS for NFD-L with the behavior of the framework native leader election algorithm that is not designed to explicitly meet any QoS requirement. / Um dos objetivos de um sistema distribuído é prover poder computacional e persistência de dados mesmo na presença de falhas de um subconjunto de enlaces e processos. Para determinar quais são os processos falhos deste sistema e abstrair o conceito de tempo, estes sistemas utilizam os serviços de um detector de falhas não confiável, encapsulado em um algoritmo de eleição de líder. Embora a literatura sobre a qualidade de serviço (QoS) oferecida por detectores de falhas seja abundante, ela é escassa quando se trata da QoS oferecida por algoritmos de eleição de líder. Neste trabalho propomos um algoritmo de eleição de líder para o modelo falha-e-recuperação denominado NFD-L, que segue as especificações de QoS originalmente apresentadas por Chen, Toueg e Aguilera (2002). Utilizamos NFD-L em uma aplicação para replicação, como mecanismo de eleição de coordenador para Paxos e apresentamos uma análise da QoS observada, comparando o seu comportamento com um algoritmo de eleição de líder que não foi projetado explicitamente para prover garantias de QoS.

Orientador: Cecília Mary Fischer Rubira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T14:38:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brito_PatrickHenriquedaSilva_D.pdf: 1885619 bytes, checksum: 138c286c6050613085421c02716b1425 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A incorporação de tolerância a falhas em sistemas de software normalmente acarreta em um aumento da complexidade, o que consequentemente torna a sua análise mais difícil. Além disso, o uso de mecanismos de tratamento de exceções de uma maneira não-sistemática pode acarretar na adição de novas falhas ao sistema. Esta tese apresenta uma abordagem rigorosa e centrada na arquitetura para o desenvolvimento de sistemas de software tolerantes a falhas. Dependendo do modelo de falhas e da disponibilidade de recursos, abstrações arquiteturais diferentes podem ser utilizadas para representar explicitamente questões relacionadas a tolerância a falhas, tais como detecção e tratamento de erros e tratamento de falhas. Essas abstrações arquiteturais e os seus respectivos detalhamentos internos podem ser instanciados em componentes e conectores concretos durante o projeto de arquiteturas de software tolerantes a falhas. De forma complementar, a solução proposta também define atividades que combinam o uso e métodos formais e casos de teste baseados em modelos para sistematizar a verificação e validação do comportamento do sistema relativo à programação e tratamento de erros e tratamento de falhas no nível arquitetural. A verificação e validação de software ocorrem em duas fases complementares do processo de desenvolvimento do software, ambas baseadas em cenários arquiteturais que descrevem a programação e tratamento de erros envolvendo elementos arquiteturais (componentes e conectores). Primeiramente, utilizando a ferramenta de verificação de modelos ProB, que combina o uso de teoria de conjuntos matemáticos (B-Method) com álgebra de processos (CSP), a arquitetura de software é verificada formalmente com o intuito de antecipar a identificação de falhas relacionadas ao projeto do sistema. Segundo, casos de teste são gerados a partir da arquitetura de software utilizando uma abordagem baseada em modelos. O objetivo dos casos de teste gerados é verificar a consistência entre os modelos arquiteturais já verificados formalmente e a implementação do sistema. Finalmente, para auxiliar as atividades de verificação, a solução proposta também contempla a definição de regras de transformação automática de diagramas UML para especificação formal em B-Method e CSP. A diferença semântica existe entre a especificação semi-formal da UML e a especificação formal em B-Method e CSP é compensada utilizando-se estereótipos e "tags" nos modelos UML. A aplicabilidade prática da solução proposta foi avaliada no contexto de três estudos de caso: (i) uma aplicação com requisitos críticos de tempo real e confiabilidade; (ii) uma aplicação bancária real com requisitos críticos de confiabilidade e disponibilidades; e (iii) uma aplicação para dispositivos móveis / Abstract: The incorporation of fault tolerance into systems normally increases their complexity, which consequently makes their analysis more difficult. Moreover, the use of exception handling mechanisms to develop robust software systems in a non-systematic manner can be a source of many design faults. This thesis presents a rigorous and architecture-centric development approach for developing fault-tolerant software systems. Depending on the fault model and the resources available, different architectural abstractions can be employed for representing issues that are related to fault tolerance, such as error detection, and error and fault handling. These architectural abstractions and their internal views can be instantiated into concrete components and connectors for designing fault-tolerant software architectures. In a complementary way, the proposed rigorous solution also defines activities which use formal methods and model-based test cases do systematize the verification and validation of the system's behaviour related to error propagation and handling at the architecture level. The verification and validation occur in two complementary phases of the software development, both of them based on architectural scenarios describing error propagation and handling involving architectural elements (components and connectors). First, using the ProB model checker, which combines the use of set-theory (B-Method) and process algebra (CSP), the software architecture is formally verified in order to anticipate the identification of faults related to the system's model. Second, model-based test cases are generated in order to assess the consistency between the verified software architecture and the implementation of the software system. Finally, the proposed solution also defines rules for model transformation from UML diagrams to formal specification in B-Method and CSP. To overcome the gap between the semi-formal specification of UML and the formal models, the UML diagrams are complemented with predefined stereotypes and tags. The feasibility of our approach was evaluated in the context of three case studies: (i) a critical real-time application; (ii) a real banking system; and (iii) a mobile application / Doutorado / Engenharia de Software / Doutor em Ciência da Computação

Orientadores: Luiz Eduardo Buzato, Edmundo Roberto Mauro Madeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T20:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cicerre_FabioRodrigodeLima_D.pdf: 1417286 bytes, checksum: 642d37f1cb522ec4a356bbb4e9b55b96 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O conceito de grade surgiu com a necessidade crescente de se aproveitar recursos computacionais disponíveis em uma ou mais organizações para resolver problemas que exigem compartilhamento de dados e um grande poder de processamento. Uma grade computacional tem como objetivo principal permitir a execução distribuída e paralela de tarefas em recursos compartilhados. Uma grade é constituída de infra-estrutura física, composta de uma ou mais redes autônomas de computadores, e de um sistema de suporte (middleware), que provê serviços de gerenciamento de informações sobre os recursos da grade, controle de acesso e execução de tarefas sobre esse recursos e mecanismos de comunicação. Atualmente existem diversos sistemas que suportam a execução de tarefas independentes em uma grade computacional, mas poucos consideram a execução de processos de workflow, que permitem a definição de dependência explícita de dados e controle entre tarefas, o que impede um melhor aproveitamento de recursos, escalabilidade, desempenho de execução e recuperação automática de processos com manutenção de consistência. O sistema Xavantes, proposto e descrito nesse trabalho, procura suprir essas deficiências, tendo como principal objetivo suportar a execução distribuída de processos de workflow em máquinas heterogêneas, em uma ou mais organizações autônomas e dinâmicas, provendo um middleware que forneça uma melhor escalabilidade, desempenho e confiabilidade para a execução de aplicações em grades computacionais / Abstract: The grid concept has emerged from the increasing necessity of using available computational resources in one or more organizations in order to solve problems that require data sharing and large processing power. The main goal of a computational grid is to allow the distributed and parallel execution of tasks in shared resources. A grid is composed of a physical infra-structure, with one or more autonomous networks of computers, and a middleware, which provides services of information management about the grid resources, access control and tasks execution in these resources and communication mechanisms. Nowadays, there are some systems that support the execution of independent tasks in a computational grid, but only ones consider the execution of workflow processes, which allow the explicit definition of data and control dependencies among tasks, and this restricts a better use of available resources, scalability, execution performance, and automatic recovery of processes with the correct consistency maintenance. The Xavantes system, proposed and described in this work, is designed to reduce these deficiencies, having as its main goal the supports to the distributed execution of workflows in heterogeneous resources of one or more autonomous and dynamic organizations, providing a middleware that delivers a better scalability, performance and reliability to the application execution in grid computing / Doutorado / Sistemas Distribuídos e Redes de Computadores / Doutor em Ciência da Computação

Orientadores: Eliane Martins, Ricardo de Oliveira Anido / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T04:24:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_AndersonNunesPaiva.pdf: 1792317 bytes, checksum: e8304b24c7765a959814665bcaff15c8 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho apresentamos uma proposta de geração de ataques para testes de protocolos de segurança. O objetivo é detectar vulnerabilidades de um protocolo, que um atacante pode explorar para causar falhas de segurança. Nossa proposta usa um injetor de falhas para emular um atacante que possui total controle do sistema de comunicação. Como o sucesso dos testes depende principalmente dos ataques injetados, nós propomos uma abordagem baseada em modelos para a geração de ataques. O modelo representa ataques conhecidos e reportados do protocolo sob teste. A partir deste modelo, cenários de ataque são gerados. Os cenários estão em um formato que é independente do injetor de falhas usado. Usando refinamentos e transformações, pode-se converter a descrição do cenário de ataque em scripts específicos do injetor de falhas. A proposta pode ser completamente apoiada por ferramentas de software. Nós ilustramos o uso da proposta com um estudo de caso, um protocolo de segurança para dispositivos móveis / Abstract: We present an attack injection approach for security protocols testing. The goal is to uncover protocol vulnerabilities that an attacker can exploit to cause security failures. Our approach uses a fault injector to emulate an attacker that has control over the communication system. Since the success of the tests depends greatly on the attacks injected, we propose a model-based approach for attack generation. The model represents reported known attacks to the protocol under test. From this model, attack scenarios are generated. The scenarios are in a format that is independent of the fault injector used. Using refinements and transformations, the abstract scenario specification can be converted to the specific fault injector scripts. The approach can be completely supported by tools. We illustrate the use of the approach in a case study, a security protocol for mobile devices / Universidade Estadual de Campi / Tolerancia a Falhas / Mestre em Ciência da Computação