Made available in DSpace on 2018-08-02T00:01:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3847_Tese - Gilmar Luiz Vassoler.pdf: 9249571 bytes, checksum: 33940b4014472a53a7362b39a8c9af3a (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / sta tese apresenta duas contribuições para as redes de data center centrado em servidores. A primeira, intitulada Twin Datacenter Interconnection Topology, foca nos aspectos topológicos e demostra como o uso de Grafos Gêmeos podem potencialmente reduzir o custo e garantir alta escalabilidade, tolerância a falhas, resiliência e desempenho. A segunda, intitulada TRIIIAD TRIple-Layered Intelligent and Integrated Architecture for Datacenters, foca no acoplamento entre a orquestração da nuvem e o controle da rede. A TRIIIAD é composta por três camadas horizontais e um plano vertical de controle, gerência e orquestração. A camada superior representa a nuvem do data center. A camada intermediária fornece um mecanismo leve e eficiente para roteamento e encaminhamento dos dados. A camada inferior funciona como um comutador óptico distribuído. Finalmente, o plano vertical alinha o funcionamento das três camadas e as mantem agnósticas entre si. Este plano foi viabilizado por um controlador SDN aumentado, que se integrou à dinâmica da orquestração, de forma a manter a consistência entre as informações da rede e as decisões tomadas na camada de virtualização

As redes de computadores e a internet são ambientes cada vez mais complexos e surgem a cada dia novos serviços, usuários e infraestruturas. A segurança e a privacidade da Informação tornam-se fundamentais para a evolução desses ambientes. O anonimato, a fragilidade da segurança e outros fatores muitas vezes estimulam indivíduos mal-intencionados a criarem ferramentas e técnicas de ataque a sistemas computacionais, resultando em prejuízos de diversas naturezas. A internet cresceu muito nos últimos anos e junto com esse crescimento surgiram novas ameaças, por exemplo, as botnets. Botnet é uma rede formada por bots (robôs), que tornam o computador da vítima infectado e monitorado por agente externo. O grande problema das botnets é que podem ser usadas por grupos mal-intencionados para promover ataques, com efeito prejudicial às pessoas, entidades, organizações e nações. Todavia, apesar de uma grande quantidade de estudos realizados pela comunidade de segurança nos últimos anos, há necessidade de mais estudos sobre o comportamento, propagação e contenção, até pelo fato de haver uma grande variação de métodos de infecção e propagação nesse tipo de ataque. Nesse contexto, esta tese analisa o comportamento da botnet Rxbot e implementa serviços de segurança, como IDS, regras de filtro de pacotes, para analisar e conter a propagação das botnets. É utilizada para análise uma plataforma de simulação, utilizando máquinas virtuais que provêem um ambiente com sistema operacional Windows. As principais contribuições são a detecção e contenção da propagação da botnet utilizando diversos serviços de segurança e análise da propagação dos pacotes do tipo SMTP, por meio da utilização da plataforma de simulação. / Computer networks and the Internet are increasingly complex and new services, users and infrastructure appear every day. The security and privacy of information become critical for the evolution of these infrastructures and services. The anonymity, the fragility of security, and other factors often encourage the malintentioned persons to create tools and techniques to attack computer systems, resulting in losses of various kinds. The Internet has grown in recent years and along with this growth come new threats, such as botnets. Botnet is a network of bots (robots) that make the victim\'s computer become infected and monitored or controled by an external agent. The big problem of botnets is that they can be used by groups to promote malicious attacks, with detrimental effect to people, groups, organizations and nations. However, despite a large amount of studies conducted by the security community in recent years, there is need for further studies on the behavior, spread and containment, due to variation of methods of infection and spread in such attacks. In this context, this thesis analyzes the behavior of botnet Rxbot and implements security services such as IDS, packet filter rules, to analyze and contain the spread of botnets. A simulation platform with virtual machine, providing Windows operating system environment is used. The main contributions are the detection and containment of the spread of botnet using various security services and propagation analysis packages like SMTP by using the simulation platform.

As redes de computadores e a internet são ambientes cada vez mais complexos e surgem a cada dia novos serviços, usuários e infraestruturas. A segurança e a privacidade da Informação tornam-se fundamentais para a evolução desses ambientes. O anonimato, a fragilidade da segurança e outros fatores muitas vezes estimulam indivíduos mal-intencionados a criarem ferramentas e técnicas de ataque a sistemas computacionais, resultando em prejuízos de diversas naturezas. A internet cresceu muito nos últimos anos e junto com esse crescimento surgiram novas ameaças, por exemplo, as botnets. Botnet é uma rede formada por bots (robôs), que tornam o computador da vítima infectado e monitorado por agente externo. O grande problema das botnets é que podem ser usadas por grupos mal-intencionados para promover ataques, com efeito prejudicial às pessoas, entidades, organizações e nações. Todavia, apesar de uma grande quantidade de estudos realizados pela comunidade de segurança nos últimos anos, há necessidade de mais estudos sobre o comportamento, propagação e contenção, até pelo fato de haver uma grande variação de métodos de infecção e propagação nesse tipo de ataque. Nesse contexto, esta tese analisa o comportamento da botnet Rxbot e implementa serviços de segurança, como IDS, regras de filtro de pacotes, para analisar e conter a propagação das botnets. É utilizada para análise uma plataforma de simulação, utilizando máquinas virtuais que provêem um ambiente com sistema operacional Windows. As principais contribuições são a detecção e contenção da propagação da botnet utilizando diversos serviços de segurança e análise da propagação dos pacotes do tipo SMTP, por meio da utilização da plataforma de simulação. / Computer networks and the Internet are increasingly complex and new services, users and infrastructure appear every day. The security and privacy of information become critical for the evolution of these infrastructures and services. The anonymity, the fragility of security, and other factors often encourage the malintentioned persons to create tools and techniques to attack computer systems, resulting in losses of various kinds. The Internet has grown in recent years and along with this growth come new threats, such as botnets. Botnet is a network of bots (robots) that make the victim\'s computer become infected and monitored or controled by an external agent. The big problem of botnets is that they can be used by groups to promote malicious attacks, with detrimental effect to people, groups, organizations and nations. However, despite a large amount of studies conducted by the security community in recent years, there is need for further studies on the behavior, spread and containment, due to variation of methods of infection and spread in such attacks. In this context, this thesis analyzes the behavior of botnet Rxbot and implements security services such as IDS, packet filter rules, to analyze and contain the spread of botnets. A simulation platform with virtual machine, providing Windows operating system environment is used. The main contributions are the detection and containment of the spread of botnet using various security services and propagation analysis packages like SMTP by using the simulation platform.

O modelo de programação baseado em atores é frequentemente utilizado para o desenvolvimento de grandes aplicações e sistemas. Podemos citar como exemplo o serviço de bate-papo do Facebook ou ainda o WhatsApp. Estes sistemas dão suporte a milhares de usuários conectados simultaneamente levando em conta estritas restrições de desempenho e interatividade. Tais sistemas normalmente são amparados por infraestruturas de hardware com processadores de múltiplos núcleos. Normalmente, máquinas deste porte são baseadas em uma estrutura de memória compartilhada hierarquicamente (NUMA - Non-Uniform Memory Access). Nossa análise dos atuais ambientes de execução para atores e a pesquisa na literatura mostram que poucos estudos sobre a adequação deste ambientes a essas plataformas hierárquicas foram conduzidos. Estes ambientes de execução normalmente assumem que o espaço de memória é uniforme o que pode causar sérios problemas de desempenho. Nesta tese nós estudamos os desafios enfrentados por um ambiente de execução para atores quando da sua execução nestas plataformas. Estudamos particularmente os problemas de gerenciamento de memória, de escalonamento e de balanceamento de carga. Neste documento nós também analisamos e caracterizamos as aplicações baseadas no modelo de atores. Tal análise nos permitiu evidenciar o fato de que a execução de benchmarks e aplicações criam estruturas de comunicação peculiares entre os atores. Tais peculiaridades podem, então, ser utilizadas pelos ambientes de execução para otimizar o seu desempenho. A avaliação dos grafos de comunicação e a implementação da prova de conceito foram feitas utilizando um ambiente de execução real, a máquina virtual da linguagem Erlang. A linguagem Erlang utiliza o modelo de atores para concorrência com uma sintaxe clara e consistente. As modificações que nós efetuamos nesta máquina virtual permitiram uma melhora significativa no desempenho de certas aplicações através de uma melhor afinidade de comunicação entre os atores. O escalonamento e o balanceamento de carga também foram melhorados graças à utilização do conhecimento sobre o comportamento da aplicação e sobre a plataforma de hardware. / The actor model is present in several mission-critical systems, such as those supporting WhatsApp and Facebook Chat. These systems serve thousands of clients simultaneously, therefore demanding substantial computing resources usually provided by multi-processor and multi-core platforms. Non-Uniform Memory Access (NUMA) architectures account for an important share of these platforms. Yet, research on the suitability of the current actor runtime environments for these machines is very limited. Current runtime environments, in general, assume a flat memory space, thus not performing as well as they could. In this thesis we study the challenges hierarchical shared memory multi-core platforms present to actor runtime environments. In particular, we investigate aspects related to memory management, scheduling, and load-balancing. In this document, we analyze and characterize actor based applications to, in light of the above, propose improvements to actor runtime environments. This analysis highlighted the existence of peculiar communication structures. We argue that the comprehension of these structures and the knowledge about the underlying hardware architecture can be used in tandem to improve application performance. As a proof of concept, we implemented our proposal using a real actor runtime environment, the Erlang Virtual Machine (VM). Concurrency in Erlang is based on the actor model and the language has a consistent syntax for actor handling. Our modifications to the Erlang VM significantly improved the performance of some applications thanks to better informed decisions on scheduling and on load-balancing.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cloud computing is a new area in computing, providing new perspectives in the area of interconnect technologies and raises issues in architecture, design and implementation of existing networks and data centers. Currently through technology like server virtualization, has been widely used for providing on-demand services with avoiding the spreading of servers. In this way the servers are used so that its resources be better used to ensure the availability of resources and services for users, enabling, so these users from accessing services based on your needs, regardless of where the services are hosted, or how they are delivered. This being, the main feature of cloud computing. However, some servers become eventually overloaded and others are more idle, and the way to solve this is by using the migration of virtual machines in real time, that is, perform the migration of running virtual machine along with its applications to another server by restoring the balance of the servers. This balance, called load balancing is one of the techniques used by real-time migration technology. That is, the technology of migration of virtual machines in real time has become the key to optimizing computer resources. Thus, it becomes interesting the development of solutions that enable the deployment of this technology. Through a virtualized environment where applications monitors check the load state of the servers it is possible to interact with the virtual machines performing migration to ensure the optimization and utilization of computational resources. Considering this, this work presents an architecture for migration of virtual machines, which uses ontologies for knowledge representation in a virtualization environment. For this, was developed, through the process Ontology Development 101, an ontology, Onto-LM, which represents a virtual machine virtualization environment which offers help to visualize current state of the environment. For the specified architecture in this work was delimited components and their respective information flows between a component and another. Use of ontologies as one of its components. For examples of this architecture has been developed a tool, OntoMig, in the JAVA programming language, which allows to run and manage the information acquired from monitoring of servers, the charge of the ontology and the migration of virtual machines when needed. / A computação em nuvem é um novo campo na computação, sobretudo na Internet, que proporciona novas perspectivas no domínio das tecnologias de interconexões e levanta problemas na arquitetura, design e implementação de redes existentes e de Data Centers. Atualmente, através de tecnologia como virtualização de servidores, vem sendo largamente utilizado para disponibilização de serviços por demanda evitando que haja o espalhamento de servidores. Desta forma, os servidores são utilizados de maneira que seus recursos sejam melhores empregados para garantir a disponibilidade de recursos e serviços para os usuários, permitindo assim, que estes usuários acessem serviços baseados em suas necessidades, independentemente de onde os serviços são hospedados ou como eles são entregues. Sendo esta a característica principal da Computação em Nuvem. No entanto, em algum momento servidores podem ficar sobrecarregados e outros podem ficar mais ociosos, e a maneira para resolver isso é utilizando a migração de máquinas virtuais em tempo real, onde ocorre a migração de máquina virtual em execução juntamente com suas aplicações para outro servidor, restabelecendo, assim, o equilíbrio dos servidores. Este equilíbrio, chamado de balanceamento de carga, é uma das técnicas utilizadas pela tecnologia de migração em tempo real. Ou seja, a aplicação de migração de máquinas virtuais em tempo real tem se tornado a chave para a otimização de recursos computacionais. Assim, torna-se interessante o desenvolvimento de soluções que viabilizem a implantação desta tecnologia. Através de um ambiente virtualizado onde aplicações monitores verificam o estado de carga dos servidores é possível interagir com as máquinas virtuais realizando a migração para garantir a otimização e utilização dos recursos computacionais. Considerando isto, o presente trabalho apresenta uma arquitetura para migração de máquinas virtuais, a qual utiliza ontologias para a representação do conhecimento em um ambiente de virtualização. Para isto, foi desenvolvida, através do processo Ontology Development 101, uma ontologia, Onto- LM, que representa um ambiente de virtualização de máquinas virtuais a qual propõe auxiliar a visualização do estado atual do ambiente. Para a arquitetura especificada neste trabalho foi delimitado componentes e seus respectivos fluxos de informações entre um componente e outro. Utiliza-se de ontologias como um de seus componentes. Para a exemplificação desta arquitetura foi desenvolvida uma ferramenta, OntoMig, em linguagem de programação JAVA, que permite executar e gerenciar as informações obtidas do monitoramento dos servidores, a população da ontologia e a migração de máquinas virtuais quando necessário.

O modelo de programação baseado em atores é frequentemente utilizado para o desenvolvimento de grandes aplicações e sistemas. Podemos citar como exemplo o serviço de bate-papo do Facebook ou ainda o WhatsApp. Estes sistemas dão suporte a milhares de usuários conectados simultaneamente levando em conta estritas restrições de desempenho e interatividade. Tais sistemas normalmente são amparados por infraestruturas de hardware com processadores de múltiplos núcleos. Normalmente, máquinas deste porte são baseadas em uma estrutura de memória compartilhada hierarquicamente (NUMA - Non-Uniform Memory Access). Nossa análise dos atuais ambientes de execução para atores e a pesquisa na literatura mostram que poucos estudos sobre a adequação deste ambientes a essas plataformas hierárquicas foram conduzidos. Estes ambientes de execução normalmente assumem que o espaço de memória é uniforme o que pode causar sérios problemas de desempenho. Nesta tese nós estudamos os desafios enfrentados por um ambiente de execução para atores quando da sua execução nestas plataformas. Estudamos particularmente os problemas de gerenciamento de memória, de escalonamento e de balanceamento de carga. Neste documento nós também analisamos e caracterizamos as aplicações baseadas no modelo de atores. Tal análise nos permitiu evidenciar o fato de que a execução de benchmarks e aplicações criam estruturas de comunicação peculiares entre os atores. Tais peculiaridades podem, então, ser utilizadas pelos ambientes de execução para otimizar o seu desempenho. A avaliação dos grafos de comunicação e a implementação da prova de conceito foram feitas utilizando um ambiente de execução real, a máquina virtual da linguagem Erlang. A linguagem Erlang utiliza o modelo de atores para concorrência com uma sintaxe clara e consistente. As modificações que nós efetuamos nesta máquina virtual permitiram uma melhora significativa no desempenho de certas aplicações através de uma melhor afinidade de comunicação entre os atores. O escalonamento e o balanceamento de carga também foram melhorados graças à utilização do conhecimento sobre o comportamento da aplicação e sobre a plataforma de hardware. / The actor model is present in several mission-critical systems, such as those supporting WhatsApp and Facebook Chat. These systems serve thousands of clients simultaneously, therefore demanding substantial computing resources usually provided by multi-processor and multi-core platforms. Non-Uniform Memory Access (NUMA) architectures account for an important share of these platforms. Yet, research on the suitability of the current actor runtime environments for these machines is very limited. Current runtime environments, in general, assume a flat memory space, thus not performing as well as they could. In this thesis we study the challenges hierarchical shared memory multi-core platforms present to actor runtime environments. In particular, we investigate aspects related to memory management, scheduling, and load-balancing. In this document, we analyze and characterize actor based applications to, in light of the above, propose improvements to actor runtime environments. This analysis highlighted the existence of peculiar communication structures. We argue that the comprehension of these structures and the knowledge about the underlying hardware architecture can be used in tandem to improve application performance. As a proof of concept, we implemented our proposal using a real actor runtime environment, the Erlang Virtual Machine (VM). Concurrency in Erlang is based on the actor model and the language has a consistent syntax for actor handling. Our modifications to the Erlang VM significantly improved the performance of some applications thanks to better informed decisions on scheduling and on load-balancing.

High-level language virtual machines (HLL VMs) have been playing a key role as a mechanism for implementing programming languages. Languages that run on these execution environments have many advantages over languages that are compiled to native code. These advantages have led HLL VMs to gain broad acceptance in both academy and industry. However, much of the research in this area has been devoted to boosting the performance of these execution environments. Few eorts have attempted to introduce features that automate or facilitate some software engineering activities, including software testing. This research argues that HLL VMs provide a reasonable basis for building an integrated software testing environment. To this end, two software testing features that build on the characteristics of a Java virtual machine (JVM) were devised. The purpose of the rst feature is to automate weak mutation. Augmented with mutation support, the chosen JVM achieved speedups of as much as 95% in comparison to a strong mutation tool. To support the testing of concurrent programs, the second feature is concerned with enabling the deterministic re-execution of Java programs and exploration of new scheduling sequences / Máquinas virtuais de linguagens de programação têm desempenhado um papel importante como mecanismo para a implementação de linguagens de programação. Linguagens voltadas para esses ambientes de execução possuem várias vantagens em relação às linguagens compiladas. Essas vantagens fizeram com que tais ambientes de execução se tornassem amplamente utilizados pela indústria e academia. Entretanto, a maioria dos estudos nessa area têm se dedicado a aprimorar o desempenho desses ambientes de execução e poucos têm enfocado o desenvolvimento de funcionalidades que automatizem ou facilitem a condução de atividades de engenharia de software, incluindo atividades de teste de software. Este trabalho apresenta indícios de que máquinas virtuais de linguagens de programação podem apoiar a criação de ambientes de teste de software integrado. Para tal, duas funcionalidades que tiram proveito das características de uma máquina virtual Java foram desenvolvidas. O propósito da primeira funcionalidade e automatizar a condução de atividades de mutação fraca. Após a implementação de tal funcionalidade na máquina virtual Java selecionada, observou-se um desempenho até 95% melhor em relação a uma ferramenta de mutação forte. Afim de apoiar o teste de programas concorrentes, a segunda funcionalidade permite reexecutá-los de forma determinística além de automatizar a exploração de que novas sequências de escalonamento

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4977_1.pdf: 839007 bytes, checksum: 6f8778aed895d0751995d11c884589f1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Esta dissertação apresenta um método de análise de fluxo para a estimativa do WCET (worst-case execution time), o tempo de execução no pior caso, criado através da adaptação de uma abordagem desenvolvida recentemente com o mesmo fim, sobre programas de tempo real orientados a objeto. O método é uma extensão projetada para trabalhar sobre bytecodes Java, assumindo que não há nenhuma forma de anotação de código presente e também que o código-fonte original não está disponível. Devido a estas suposições, foi necessário determinar a estrutura original do programa, através de algoritmos existentes para análise de fluxo de controle. Outras informações sobre o programa foram necessárias, especialmente relativas às expressões condicionais, que foram fundamentais para a determinação dos caminhos possíveis no grafo. Além do método criado, foi desenvolvida uma ferramenta para análise de fluxo que implementa, de forma parcial, uma das interpretações abstratas possíveis para este tipo de finalidade. A interpretação implementada forneceu os resultados que confirmam os conceitos subjacentes a este trabalho. A ferramenta criada foi testada em alguns programas obtidos na literatura. Esses programas foram selecionados com o objetivo de exercitar a análise do fluxo de controle, em situações com características relevantes e que ocorrem freqüentemente, incluindo vários tipos de laços e estruturas com condições complexas. Programas com expressivo número de caminhos e de estados também foram utilizados nos testes. O método desenvolvido constitui-se num passo importante para a estimativa do WCET em Java

High-level language virtual machines (HLL VMs) have been playing a key role as a mechanism for implementing programming languages. Languages that run on these execution environments have many advantages over languages that are compiled to native code. These advantages have led HLL VMs to gain broad acceptance in both academy and industry. However, much of the research in this area has been devoted to boosting the performance of these execution environments. Few eorts have attempted to introduce features that automate or facilitate some software engineering activities, including software testing. This research argues that HLL VMs provide a reasonable basis for building an integrated software testing environment. To this end, two software testing features that build on the characteristics of a Java virtual machine (JVM) were devised. The purpose of the rst feature is to automate weak mutation. Augmented with mutation support, the chosen JVM achieved speedups of as much as 95% in comparison to a strong mutation tool. To support the testing of concurrent programs, the second feature is concerned with enabling the deterministic re-execution of Java programs and exploration of new scheduling sequences / Máquinas virtuais de linguagens de programação têm desempenhado um papel importante como mecanismo para a implementação de linguagens de programação. Linguagens voltadas para esses ambientes de execução possuem várias vantagens em relação às linguagens compiladas. Essas vantagens fizeram com que tais ambientes de execução se tornassem amplamente utilizados pela indústria e academia. Entretanto, a maioria dos estudos nessa area têm se dedicado a aprimorar o desempenho desses ambientes de execução e poucos têm enfocado o desenvolvimento de funcionalidades que automatizem ou facilitem a condução de atividades de engenharia de software, incluindo atividades de teste de software. Este trabalho apresenta indícios de que máquinas virtuais de linguagens de programação podem apoiar a criação de ambientes de teste de software integrado. Para tal, duas funcionalidades que tiram proveito das características de uma máquina virtual Java foram desenvolvidas. O propósito da primeira funcionalidade e automatizar a condução de atividades de mutação fraca. Após a implementação de tal funcionalidade na máquina virtual Java selecionada, observou-se um desempenho até 95% melhor em relação a uma ferramenta de mutação forte. Afim de apoiar o teste de programas concorrentes, a segunda funcionalidade permite reexecutá-los de forma determinística além de automatizar a exploração de que novas sequências de escalonamento