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Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Atualmente, uma abordagem metodológica formal é fundamental para se construir sistemas computacionais de caráter crítico. Estes sistemas, denominados SIstemas de Tempo-Real Crítico(STRC), baseiam-se no fato de que as restrições temporais quantitativas devem ser obedecidas. Tal característica se deve ao fato de que STRCs são, em geral, sistemas dedicados integrados em sistemas maiores que monitoram e controlam um ambiente físico. Este trabalho está inserido dentro do paradigma de flexibilidade e previsibilidade para STRCs que consistem, respectivamente, na capacidade de adaptação do sistema a um ambiente variável e, ao mesmo tempo, na capacidade de prever que determinados comportamentos, que comprometam a operação do sistema, nunca irão ocorrer. Vamos nos concentar na busca de soluções para testes de escalonabilidade que sejam apropriados para STRCs em ambientes dinâmicos. Portanto, estaremos lidando com sistemas onde as tarefas computacionais têm parâmetros que variam no tempo. Serão abordados vários modelos de escalonamento de tarefas, tanto periódicas quanto esporádicas, partindo-se de situações mais simples, onde as tarefas são independentes e, portanto, completamente preemptíveis, até situações onde as tarefas podem apresentar relações de precedência. Inicialmente, investigamos a escalonabilidade de um conjunto de tarefas periódicas com prazo arbitrário, através do fator de utilização. Propomos um teste de escalonabilidade adequado aos propósitos de um escalonamento on-line eficiente, A ,partir daí, verificamos que um servidor esporádico dinâmico pode ser empregado para o teste de escalonabilidade de tarefas em tempo de execução, e apresentamos uma condição suficiente para o escalonamento de tarefas esporádicas em tempo de execução, bem como, reformulamos uma condição necessária e suficiente, de tal forma a atender os requisitos de teste rápido. Através de simulações, analisamos o nível de eficiência das condições suficientes e da condição exata proposta. Para garantir que as tarefas esporádicas essenciais possam cumprir seus prazos, mesmo em situações de sobrecarga, propomos um algoritmo de escalonamento que garanta que tarefas mais importantes possam ser escalonadas com sucesso. Verificamos que o algoritmo proposto, embora seja computacionalmente rápido, tem uma eficiência muito próxima à eficiência de um algoritmo ótimo para o problema referido. Por fim, tratamos o caso em que algumas tarefas periódicas mantêm relações de interdependência, de tal forma a produzir um teste global de escalonabilidade para tarefas periódicas que possuem relações de precedência e tarefas esporádicas com grau de funcionalidade diferente, procurando maximizar a utilização da UCP e garantir a escalonabilidade de tarefas essenciais Abstract: Nowadays, the design and implementation of Hard Real-Time(HRT) Systems can only be accomplished through a formal methodological approach. These HRT systems are based upon the fact that the quantitative temporal behaviour must be meto Otherwise, severe negative consequences may occur and be spread in the environment. Such behaviour is due to the fact that HRT systems are, generally, embebbed in larger systems that control physical processes. This work is closely tied to the fiexibility and predictability paradigm. This paradigm requires that the HRT system must be fiexible enough to adapt to its environment, and, at the same time, that the desired behaviour will be guaranteed to occur, insuring a safe system. Flexibility relates itself to dynamic reconfiguration( on-line), while predictability will guarantee that the behaviour is according to what is expected. In this way, these aspects may confiict with each other. In this work, we search for schedulability tests that are suitable when dealing with dynamic environment HRT systems. Thus, we allow systems whose comimtational tasks might have varying parameters, for example, variable worst case execution time. The research core contributes to the scheduling theory of periodic and sporadic tasks, particularly when on-line tests are necessary. It will be seen several scheduling models of periodic and sporadic tasks, from the very simple assumptions, where tasks are independent and completely preemptible, up to cases where precedence relations occurs. Initially, we investigate the schedulability of a periodic task set with arbitrary deadlines, through the utilization factor. We propose a schedulability test that is suitable to online scheduling. Then, we drift to a dynamic sporadic server, that can be used as a schedulability test at execution time, and we provide a suflicient condition for sporadic test scheduling as well as redesign an exact condition in order to fullfill the timetable. Through the simulations, we analyse how accurate our condition is working. In order to guarantee that the most important sporadic tasks will met their temporal constraints, even operating at overload, we propose a scheduling algorithm that will try to guarantee important tasks and not to jeopardize urgent tasks. We show that our algorithm is computationally fast and has a great eflicient average. Finally, we deal with periodic tasks that present precedence relations, such that they can be embebbed in a system with sporadic and independent periodic tasks and the overall schedulability may be tested on-line. So, our thesis is very concerned about fiexible environments, as we employ on-line tests, as well as predictable issues, dictated by the applications Doutorado Automação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Um sistema de tempo-real deve atender às restrições temporais das aplicações a que está associado, e ser facilmente reconfigurável para adaptar-se às mudanças que deverão ocorrer ao longo da sua vida útil. Isto é, um sistema de tempo-real deve ser previsível e flexível. Esta tese procura contribuir para a concepção de ambientes de desenvolvimento de sistemas distribuídos de tempo-real, mostrando que a produção de sistemas flexíveis e previsíveis é viável. Para isso, é proposto um modelo de programação suportado por duas linguages de programação (a LPM-RC e a LCM-RC) integradas a uma estratégia de escalonamento. No modelo de programação proposto, aplicações são construídas combinando módulos de "software" reusáveis, o que lhes confere um alto grau de reconfigurabilidade. As restrições temporais de um módulo (periodicidade e prazo de término) não são parte do módulo propriamente dito, e sim do contexto onde é usado (das aplicações). Módulos podem compartilhar recursos usando os serviços oferecidos por servidores. Estes últimos, diferenciam-se dos demais módulos (clientes) por não terem restrições temporais próprias; eles herdam as restrições temporais dos clientes que estão atendendo. Uma interação cliente-servidor pode incluir tanto a execução de um único serviço como a execução de uma seqüência de serviços em exclusão mútua (relativamente aos demais clientes do servidor). Para mostrar a viabilidade do modelo e das linguagens propostas, do ponto de vista do cumprimento das restrições temporais de aplicações, é proposta uma estratégia de escalonamento, integrada às linguagens, em três níveis: 1) escalonamento "off-line" para os módulos periódicos, 2) escalonamento dinâmico dirigido por tempo para os módulos aperiódicos e 3) escalonamento dinâmico de módulos sem restrições de tempo, usando os períodos em que não há módulos com restrições de tempo para executar. Como parte da validação da estratégia de escalonamento, mostra-se como extrair de um programa as informações relevantes para fins de escalonamento e propõe-se um algoritmo para o escalonamento de módulos com restrições temporais críticas (periódicos). Este algoritmo, baseado em outro disponível na literatura, além de buscar um escalonamento que atenda às restrições de tempo, recursos e localização dos módulos periódicos, procura facilitar o escalonamento dinâmico de módulos aperiódicos. Isto é feito balanceando a carga do sistema e determinando "janelas de escalonamento" para os módulos periódicos, em lugar de instantes rígidos de início. O algoritmo "off-line" foi avaliado através de simulações. Procurou-se, nas simulações, determinar a eficácia do algoritmo em encontrar escalonamentos factíveis usando diversas heurísticas. Em cada caso, foram medidas as taxas de sucesso do algoritmo e o custo computacional associado. Experimentos específicos foram conduzidos para avaliar a eficácia e o custo das estratégias de balanceamento de carga, assim como o seu impacto nas taxas de sucesso do algoritmo Abstract: A real-time system should meet the timing requirements imposed by the application it implements, i.e., it should be predictable. A real-time system should also be easy to reconfigure in order to adapt to the changes that are likely to occur during its life time, i .e, it should be flexible. The main objective of this thesis is to contribute to the design of distributed real-time systems development environments. Particularly, it is intended to show that the production of flexible and yet predictable systems is feasible. To reach this objective it is proposed a programming model, supported by two programming languages (LPM-RC and LCM-RC) integrated to a scheduling strategy. In the proposed model, applications are constructed combining reusable modules of software, leading to highly reconfigurable systems. Modules' temporal restrictions (periodicity and deadline) are not attributes of the modules themselves, but instead depend on the context in which they are used (the applications). Modules can share resources with the aid of servers. Servers do not have their own timing requirements, but inherit their clients' timing constraints. A client-server interaction may involve the execution of a single service or the execution of a sequence of services in mutual exclusion from other clients. The objective of the scheduling strategy integrated to the languages is to try to meet applications' timing constraints. The scheduling strategy is structured into three levels: 1) off-line scheduling of periodic modules, 2) time driven dynamic scheduling of aperiodic modules, and 3) dynamic scheduling of modules without timing constraints, when there are no periodic or aperiodic modules running. As part of the validation of the scheduling strategy, it is shown how to extract from a program the information needed for its scheduling, and proposed an algorithm to schedule periodic modules. This algorithm is based on an off-line heuristic algorithm available in the literature, extended to support the peculiarities of the proposed mode!. The extended algorithm, searchs for a schedule that meets the timing, resource and placement constraints of periodic modules. Besides that, the algorithm also tries to balance the system load, in the time and space domains, in order to improve its fault tolerance and, particularly, the schedulability of aperiodic modules. The off-line scheduling algorithm was evaluated applying to it sets of periodic modules with a wide range of time related characteristics. The conducted experiments aimed at determine the success rates and computational costs of the algorithm, using different heuristics. Specific experiments were also conducted to investigate the effectiveness and cost of the load balance strategies, as well as its influence on the success rate of the algorithm in finding feasible schedules Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Christian Rodolfo Esteve Rothenberg Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: As Redes Orientadas a Conteúdo (ROC) se apresentam como uma nova forma de pensar a Internet: mudam o paradigma de comunicação apresentando uma nova abordagem com base no conteúdo independente de sua localização. Esta dissertação propõe uma arquitetura de rede orientada a conteúdos no nível de enlace sem uso de qualquer esquema de endereçamento. Os Content Routers (CR) são à base desta arquitetura, responsáveis pelo armazenamento de dados e roteamento de pacotes diretamente no conteúdo. Diferente do ambiente IP, onde existe o conhecimento do endereço do provedor de conteúdo, a arquitetura proposta no nível de enlace requisita conteúdos através da inundação de mensagens de forma controlada. Um protótipo é desenvolvido para validação da arquitetura e é utilizado em alguns cenários comparando duas abordagens: IP/overlay e nível de enlace. Alguns cenários de uso da arquitetura de CRs em redes domiciliares também são avaliados. Os resultados sugerem que arquiteturas orientadas a conteúdo e sem uso do IP podem ser viáveis e interessantes para redes de menor escala, que se beneficiariam de uma arquitetura simples, sem necessidade de configuração e gerenciamento como ocorre na arquitetura TCP/IP Abstract: Content Oriented Networking is a new way to think about networking by changing the communication paradigm to an approach where content becomes the basis in replace of network location identifiers. This thesis proposes content oriented network architecture at the link layer without the use of network addressing schemes. Content Routers (CR) are the basis for this architecture and are in charge of packet caching and routing directly on content names. Different from IP environments, where the destination address of the content source is known, the proposed linklevel architecture requests contents by controlled message flooding. The work includes a prototype implementation which is used in some scenarios comparing two approaches: IP/overlay and link layer. Scenarios using CR architecture in home networks are also evaluated. Results suggest that content oriented IP-less architecture may be interesting for small networks such as home networks that would benefit from the simplicity of such architecture, without configuration and management as required when using TCP/IP Mestrado Engenharia de Computação Mestra em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador: Mauricio F. Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Novas aplicações estão surgindo para integrar o uso de dados, voz e vídeo na Internet. Essas aplicações requisitam de qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) na transmissão dessas informações. Isso motivou o desenvolvimento de serviços adicionais à arquitetura TCP/IP (Transfer Control Protocol / Intemetworking Protocol) para garantir QoS. Em paralelo, a tecnologia ATM (Asyncronous Trasfer Mode) é um importante meio de transmissão em redes de alta velocidade devido a capacidade de transmitir dados, voz e vídeo integrados com garantia de QoS. Esta tese aborda as questões referentes ao uso da tecnologia ATM para suportar os novos serviços IP. Neste trabalho um modelo de comutação e integração IPI A TM é proposto e avaliado por meio de simulação de algumas de suas características básicas Abstract: New Internet applications integrates data, voice and video forwarding. This applications need Quality of Service (QoS) to control their traffic. Additional services in the TCP/IP (Transfer Control Protocol /Intemetworking Protocol) architecture were proposed to do this. Additionally, A TM is an important transmission mo de in high speed networks due to its capability to send integrated data, voice, and video with QoS. This thesis reports the use of ATM technology to support new IP services. This work proposes a new IP/ATM switching model and simulates the basic characteristics of this architecture Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: A gerência de redes é formada por cinco áreas funcionais: Falha, Configuração, Contabilidade, Desempenho e Segurança. A área de configuração é responsável pela operação e manutenção da rede, acompanhando as mudanças de configuração realizadas em cada dispositivo da rede. As principais ferramentas de gerência disponíveis, CLI e SNMP, não atendem aos requisitos de configurações das redes atuais. Novas tecnologias Web estão se tornando comuns na gerência de redes, com destaque para o uso da linguagem XML e do protocolo HTTP. Com o objetivo de aplicar estas novas tecnologias na configuração de redes foi definido, no âmbito do IETF, um novo protocolo de gerência de configuração denominado NETCONF. Este trabalho faz um estudo do protocolo NETCONF procurando destacar as suas vantagens e limitações. Este trabalho propõe, também, uma arquitetura de implementação para o NETCONF baseada no protocolo de transporte SOAP sobre HTTP, ou sobre HTTPs. Com o objetivo de validar a arquitetura, apresentamos a implementação de um protótipo totalmente aderente à proposta NETCONF para o qual foi especificado um modelo de dados para configuração de VLANs de switches de fabricantes diferentes Abstract: Network management is formed by five functional areas: Failure, Configuration, Accounting, Performance and Security. The configuration area is responsible for the network¿s operation and maintenance, following the configuration changes done in each network¿s device. The main management tools available, CLI and SNMP, do not take care of the configuration requirements of current networks. New Web technologies are becoming widespread in network management, with prominence of XML language and HTTP protocol. A new protocol of configuration management named NETCONF has been defined, in the scope of the IETF, in order to apply these new technologies for configuration of networks. This work studies the NETCONF protocol aiming to highlight its advantages and limitations. This work also proposes an architecture of implementation for the NETCONF based on the transport protocol SOAP over HTTP, or HTTPs. Aiming to validate such architecture, we present the implementation of a prototype fully adherent to the NETCONF proposal, for which it has specified a model of data for configuration of VLANs of switches from different manufacturers Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Em um futuro próximo, os computadores oferecerão aos usuários a possibilidade de manipularem mídias contínuas através de sistemas totalmente interativos. Para estes sistemas mídias como, por exemplo, áudio e vídeo são especialmente importantes e são chamadas desta forma, mídia contínua, devido à estreita relação com o tempo. Em computação, o mecanismo capaz de manter esta relação é chamado de Sincronizador. Ele é o agente que determina quando cada mídia dever ser capturadalreproduzida de forma a manter não só sua própria relação temporal, assim como a relação existente entre as várias mídias envolvidasem um sistema. Neste trabalho é apresentada uma implementação de um servidor de sincronização multimídia que manipula áudio e texto através de dois computadores ligados em rede. Quando integrado em um sistema multimídia, o sincronizador deve interagir com diversos outros agentes que são responsáveis, por exemplo, pela transmissão das mídias, pelo controle/monitoramento do progresso do fluxo e pela (re)negociação/controle/monitoramento da QoS. Dentro deste contexto, foi desenvolvida também uma plataforma de serviços multimídiacom o objetivo de definiruma interface de comunicação e as funções de cada agente Abstract: In a near future, the computers will offer to users the possibility to manipulete continuous media through totally interacted systems. For these systems medias like, for example, audio and video are especially important and are called continuous media because of the closed relation with the time. In computing, the mechanism capable to maintain this relation is called Synchronizator. It is the agent that establishes when each media might be captured/reproduced in a way that maintain not only its own temporal relation, as the relation exists between anothers envolved medias in the system. In this work it is presented a implementation of a multimedia synchronization server that manipulates audio and text across two computers in a netoWhen the synchronization is integrated in a multimedia system, it should interact with many other agents that are responsable, for example, by the media transmission, by the controllmonitoring of the stream progress and for the QoS (re)negotiationlcontrollmonitoring. In this context, it was developed also a plataform of multimedia services with the goal to define a communicationinterface and the functions of each agent Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Esta dissertação apresenta o projeto de uma interface de rede local, desenvolvida no Instituto de Automação do Centro Tecnológico para Informática. Este projeto tem uma proposta de implementação de hardware e software objetivando sua utilização em aplicações industriais. O projeto constitue-se em uma placa inteligente onde se localizam as duas camadas inferiores do Modelo de Referência OSI da ISO, implementadas de uma forma similar à especificação Mini-MAP. A subcamada MAC é do tipo "token-bus" com taxa de transmissão de 1Mbit/seg e permitindo até 254 estações no mesmo segmento de rede. O "chip"controlador da rede local utilizado não é aderente ao padrão IEEE 802.4. A subcamada LLC opera em Classe 3 segundo o padrão IEEE 802.2, suportando prioridade no processamento das mensagens. Os programas existentes na interface de rede local operam utilizando-se dos serviços de um núcleo multi-tarefas. Tanto os progTamas como o núcleo muIti-tarefas são escritos na linguagem de programação C. A interface de rede local possui duas versões: uma para ser utilizada em barramentos do tipo IBM PC/XT e outra para o barramento ECB Abstract: This dissertation presents the project of a Local Area Network (LAN) Interface developed at the Instituto de Automação of the Centro Tecnológlco para Informática. This project has a implementation proposal of hardware and software for industrial application needs. The projecl constitutes of a inteHigent board where the two lower layers of the OSI Reference Model reside, which are implemented similar to the Mini-MAP specification. The MAC sublayer is a "token-bus" type with a transmission rate of IMbit/s, allowing up to 254 nodes in the same LAN segment. The LAN controIler chíp used is nOl compatible to the IEEE 802.4 Standard. The LLC sublayer operates in Class 3 ofthe IEEE 802.2 Standard, supporting priority in the processíng of messages. The programs running in the LAN Interface use the services of a multi-task kernel. This programs and the kernel are written using the C programming language. The LAN Interface has two versions: one for the IBM PC/XT bus and other for the ECB bus Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Duas áreas importantes estão em desenvolvimento: Gerência de Processos de Negócios (Business Process Management) e Orquestração de Web Services (Web Services Orchestration). Ambas têm um objetivo que é integrar aplicações ou outros processos que tenham interfaces web services, usando o paradigma de processos de negócios. Uma linguagem que vem sendo difundida para essas aplicações é a BPEL (Business Process Execution Language). Este trabalho apresenta um framework aplicável à análise e verificação de processos de negócios escritos em BPEL através do uso de Pi-Calculus. Pi-Calculus é uma álgebra de processos que possui mecanismos formais para criação e ativação de processos que se comunicam através da troca de mensagens em canais, usando o modelo de rendezvous síncrono. Nesse framework, o processo BPEL é traduzido para um programa Pi-Calculus. Uma Máquina Virtual Pi-Calculus (MVP) recebe o programa Pi-Calculus e produz todas as reações possíveis, ou seja, gera todos os caminhos de execução que o programa pode seguir. A partir desse resultado, efetua-se a verificação de propriedades como: atendimento às especificações de mais alto nível, ordenação de eventos e ocorrência ou não de deadlocks. Em termos práticos, uma ferramenta desse tipo pode ser incorporada aos Sistemas de Gerência de Processos de Negócios (Business Process Management Systems - BPMS) para ampliar a cobertura de testes durante as fases de análise e implementação de um processo dentro do seu ciclo de vida. Nesses tipos de sistemas, a reparação de um erro durante a fase de execução é muito mais custosa que nos sistemas tradicionais Abstract: Two important areas have been in development lately: Business Process Management and Web Service Orchestration. In both of them, the objective is to integrate applications with web services interface through business process paradigm. A number of languages have been proposed with consensus being formed around BPEL (Business Process Execution Language). This dissertation presents a framework for BPEL processes analysis and verification through Pi-Calculus. Pi-Calculus is a process algebra with formal mechanisms for processes creation and activation; these processes communicate sending and receiving messages through channels using the synchronous rendezvous model. In this framework, the BPEL process is translated to a Pi-Calculus program, A Pi-Calculus Virtual Machine (MVP) receives a Pi-calculus program and executes all possible reactions, that is, it generates all execution paths possible to be taken. With this result, the properties such as high-level specification accomplishment, events ordering and deadlock freedom are verified. In practical terms, a tool of this sort can be part of a Business Process Management System (BPMS) to broaden test coverage during the analysis and implementation phases within a process life cycle. In these kinds of systems, a repairing mistake during the execution phase is more complex than in traditional systems Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Redes totalmente ópticas (fotônicas) controladas por GMPLS (Generalized MultiProtocol Label Switching) são a promessa para lidar com o crescente volume de tráfego IP. Os protocolos de sinalização e roteamento GMPLS, principalmente OSPF (Open Shortest Path First) e RSVP (Resource ReSerVation Protocol), trabalham de tal modo que o cálculo da rota para circuitos ópticos não considera a disponibilidade de comprimentos de onda (labels). Esta solução não é ótima em termos do uso de recursos de rede e da probabilidade de bloqueio de novos circuitos. Para aprimorar este quadro, algoritmos RWA (Routing and Wavelength Assignment) mais eficientes poderiam ser usados para calcular a rota e o comprimento de onda simultaneamente. Estes algoritmos RWA necessitam conhecer a topologia óptica de um modo ainda não descrito pelas atuais especificações do protocolo OSPF. Esta dissertação propõe extensões de Engenharia de Tráfego para o protocolo OSPF para permitir que o plano de controle GMPLS se beneficie do uso de algoritmos RWA mais eficientes. Um protótipo foi desenvolvido e instalado em uma rede óptica emulada para verificar a praticabilidade da solução proposta baseado na sobrecarga de tráfego gerado no plano de controle Abstract: GMPLS-controlled all-optical networks are the promise to handle the increasing volume of IP traffic. The GMPLS routing and signaling protocols, mainly OSPF and RSVP, work in such a way that the route calculation for optical circuits does not take into account the wavelength (label) availability. This is not optimal in terms of network resources usage and blocking probability of new circuits. To deal with this scenario, more efficient RWA algorithms could be used to calculate the route and the wavelength assignment at one time. These RWA engines need to know the optical topology in a way that is not described by current OSPF standards. This dissertation proposes Traffic Engineering extensions to the OSPF protocol to enable the GMPLS control plane to take advantage of the most effective RWA classes. A prototype was developed and deployed in an optical-emulated copper-based network to verify its feasibility based on the bandwidth overhead generated in the control plane Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Dados a banda de transmissão atualmente disponível, o protocolo (IP) utilizado para transmitir a maior parte de tráfego e a quantidade de tráfego e seus requisitos de aos, a Engenharia de Tráfego (TE, de Traffic Engineering) tomou-se um componente cada vez mais importante nas redes de comunicações. O padrão do IETF para enncaminhamento roteamento entitulado Multi-Protocol Label Switching (MPLS) preenche lacunas importantes neste cenário e é peça chave das metodologias de TE mais sofisticadas. Nesta dissertação é apresentado um modelo genérico de TE e uma proposta para uma Plataforma para Experimentos com MPLS (PLEX MPLS) que permite que o usuário defina, execute, e analise configurações de Engenharia de Tráfego com MPLS em uma rede IP. Os principais objetivos da PLEX MPLS são: . Estudo da tecnologia MPLS e suporte a outros trabalhos em andamento no contexto do grupo de estudos em MPLS do DCA . Experimentos com engenharia de tráfego com MPLS: validação das tecnologias e conceitos relacionados . Experimentos didáticos em disciplinas de laboratório de redes. Os principais conceitos de TE e MPLS são apresentados como referência, bem como uma descrição do NIST Switch, a plataforma MPLS escolhida para este trabalho. A análise, projeto e implementação da PLEX MPLS são apresentados, pois formam parte significativa do trabalho desenvolvido. A PLEX não só utiliza, como também estende as funcionalidades oferecidas pelo NIST Switch a fim de oferecer um esquema de TE mais completo e eficiente. Na fase de análise, vemos quais os principais requisitos para a implementação desta plataforma, seguindo uma metodologia de Engenharia de Software. Na fase de projeto, vemos as soluções propostas para os problemas identificados na fase de análise e temos uma especificação dos componentes a serem implementados. Na fase seguinte, discutimos a implementação das principais características dos componentes da PLEX, justificando as decisões tomadas. Para validar a implementação da PLEX de acordo com sua proposta, foram realizados alguns experimentos em uma rede de testes com tráfego real. A execução destes experimentos é descrita e seus resultados analisados. Os resultados obtidos assinalam claramente a importância e utilidade de esquemas de TE baseada em MPLS. Uma interessante metodologia para TE, compilada a partir de várias propostas, é apresentada. Finalmente, apontam-se caminhos a seguir em um trabalho futuro de refinamento da PLEX Abstract: Given the bandwidth currently available, the protocol (IP) used to transmit most Internet traffic, the quantity of traffic produced and its QoS requirements, Traffic Engineering (TE) has become an increasingly important component of communications networks. IETF's standard for forwarding/routing, which is entitled Multi-Protocol Label Switching (MPLS), presents important solutions in this scenario playing a major role in more sophisticated TE methodologies. This work presents a generic methodology for TE and a proposal for a Platform for Experiments with MPLS (PLEX MPLS) which allows the user to define, execute and analyze Traffic Engineering configurations with MPLS in an IP network. The main goals of PLEX MPLS are: . Study of the M PLS technology and support of other ongoing works with M PLS in the DCA . Traffic Engineering experiments with MPLS: validation of the related concepts and technologies . Support of didactic experiments in academic disciplines. The main concepts of MPLS and TE are presented as reference, as well as a brief description of NIST Switch, the MPLS software chosen for the PLEX MPLS implementation. The analysis, project and implementation of PLEX MPLS are presented, since are significant part of the developed work. PLEX not only uses, but also extends NIST Switch functionalities to offer a more complete and efficient TE scheme. In the analysis phase the main requirements for the PLEX implementation are specified, following a well-known Software Engineering methodology. The solutions found for the problems identified in the analysis phase are presented in the project phase alongside with a specification of the components that will be implemented. In the next phase, the implementation of PLEX is discussed focusing on the most important characteristics of PLEX components and justifying the implementation ecisions. In order to validate PLEX implementation and its proposal, some experiments were made in a test network with reallive traffic. These experiments are described and its results analyzed. The results obtained clearly indicate the importance and utility of TE schemes based on MPLS. Also an interesting TE methodology compiled from several proposals is presented. Finally, possible improvements and future work on PLEX MPLS are indicated. Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira de Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: A garantia de níveis de serviço das Redes Privadas Virtuais (VPNs) depende fundamentalmente da presença de um modelo de projeto que seja função, não somente dos recursos da rede, como também dos serviços de comunicação (fim a fim) das estações e das aplicações. Esse modelo deve ser de fácil atualização e flexível o suficiente para a implantação rápida e eficiente de novas funcionalidades. As tecnologias VPN/MPLS e DiffServ têm sido propostas para o provimento de qualidade de serviço para a próxima geração das VPNs. Esta dissertação apresenta uma estratégia para o projeto de redes VPNs baseada nestas tecnologias. O trabalho proposto utiliza um ambiente de teste desenvolvido para esta dissertação com o objetivo de validar a implementação de VPNs MPLS com DiffServ. Foram realizados três tipos de testes voltados para a geração de dados referentes à conectividade, isolamento e qualidade de serviço. Esses dados permitiram a realização de análises do desempenho das VPNs MPLS. O trabalho apresenta também o desenvolvimento, o uso e implementação do modelo de projeto de VPNs MPLS para várias classes de serviços. O modelo descreve uma estratégia simplificada para dimensionamento das classes de serviços por VPN. De forma geral, é capaz de representar o desenvolvimento de VPNs MPLS para várias classes com qualidade de serviço fim a fim, as quais transportam tráfegos de diversas aplicações: tráfego melhor esforço (best effort), tráfego com prioridades (AFI, AF2, AF3, AF4) e tráfego de voz (EF). Os conceitos relacionados à conectividade e ao isolamento dos roteadores virtuais utilizados nas VPNs MPLS também são abordados neste trabalho. A tendência do mercado de VPNs IP é também apresentada, sendo estas comparadas às VPNs de nível 2 predominantes no mercado e, normalmente, baseadas na tecnologia Frame Relay Abstract: The guarantee of degrees of VPN service depends largely on the existence of a project model that is a function of network resources, as well as of communication services (end-to-end), stations and applications. This model must be easily updated and flexible enough so that new functions may be added to it when necessary. VPN MPLS and DiffServ are being analyzed for the provision of service quality necessary to the next VPN generation. This work proposes a strategy for the project based on VPNs in these technologies. This work is based on an environment of tests, which was developed to this work and had as its objective to investigate the viability of implementing a VPN/MPLS with DiffServ. Three tests were performed in such environment and provided data referring to the connectivity, isolation and quality of service. This data permitted to analyze some VPN MPLS performance. This work also shows the development, application and implementation of the VPN IP MPLS model in several degrees of services. Such model offers a simplified ethodology of VPN IP MPLS projects. Besides that, it permits to measure the type of services by VPN. In general, this model is able to represent the VPN IP MPLS development to several degrees of services with the quality of end-to-end services, which transport traffic of diverse applications: Data (Best Effort), Data with priority (AFI, AF2, AF3, AF4) and Voice (EF). The ideias about connectivity and isolation of Router Virtuals of VPN IP MPLS are analyzed in this work. The VPN IP market's tendency is also presented, comparing VPN IP to those of level 2, which prevail an market Mestrado Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Neste trabalho é proposto um depurador de sistemas de tempo real denominado DEBUGMOSI. O ambiente de depuração prevê duas formas de operação: a) Utilização de duas máquinas distintas, uma "rodando" o depurador e outra a aplicação, interligadas por linha serial para tratar os níveis iniciais de desenvolvimento ou testes, onde o objetivo é verificar a existência de erros graves de projeto e validar algoritmos, nestas fases o fator tempo pode ser relegado a um segundo plano. Normalmente; b) Uso de uma única máquina contendo o depurador. A entrada deste último é um arquivo de eventos gerado pelo próprio núcleo de tempo real quando da execução da aplicação em uma sessão anterior, sem a participação do depurador. Dessa forma, é possível conseguir-se um "replay" da execução do aplicativo sob teste. A vantagem do uso desta técnica é a possibilidade de se repetir a execução do arquivo de eventos diversas vezes, garantindo sempre o mesmo comportamento, assim como da não influência do depurador nos resultados obtidos possibilitando seu uso em casos em que as restrições de tempo sejam severas Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: O processo de projeto e realização de sistemas é uma tarefa não trivial principalmente quando consideramos o desenvolvimento de sistemas complexos. Uma proposta que tem sido recentemente discutida é a definição de uma metodologia baseada em técnicas de descrição formais, para suportar as diversas etapas do processo de projeto e realização de sistemas. Segundo esta metodologia, inicialmente serão trabalhadas as características arquiteturais do sistema. Numa segunda fase, a partir da arquitetura definida na fase arquiteturaI, serão detalhados os aspectos voltados à realização do sistema. De acordo com esta metodologia uma vez tendo sido obtida uma arquitetura suficientemente expressiva do sistema, a especificação que descreve esta arquitetura deverá ser traduzi da para uma especificação em um ambiente de implementação para que os aspectos relativos à realização possam então ser explorados. Neste trabalho consideramos as questões envolvidas no procedimento de tradução. Uma metodologia de mapeamento é discutida e implementada. Utilizamos, de forma particular, LOTOS como linguagem de especificação na fase arquitetura I e o ambiente de implementação de sistemas de tempo real - STER - como ambiente de desenvolvimento da fase de realização. Um exemplo é elaborado para avaliar a viabilidade da metodologia proposta Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica Resumo: o presente trabalho discorre sobre o desenvolvimento de ambientes de apoio a projetos. A esse tipo de ambiente demos a designação de "Sistema de Apoio a Projetos" (SAP). O objetivo principal é a proposta uma metodologia de desenvolvimento de tal tipo de sistema, o qual deve auxiliar o projetista na condução do projeto, liberando-o de tarefas repetitivas e monótonas sujeitas, portanto, a erros. Como parte integrante do sistema, deverão ser fornecidas diversas ferramentas de apoio, inclusive um sistema de gerenciamento de banco de dados, uma interface-usuário baseada em janelas e menus, manipulação de listas e árvores, simuladores, etc. ferramentas para Essa metodologia é composta de cinco fases sucessivas, a saber: a primeira fase trata da identificação do problema e dos recursos necessários ao SAP para solucioná-Io; na segunda fase é efetuada a configuração do SAP de forma a atender os requisitos impostos pelo projeto; a terceira fase corresponde à criação de formulários de pesquisa e de uma Base de Dados para o sistema; a quarta fase envolve a coleta de dados através dos formulários e seu armazenamento na Base de Dados; na quinta fase ocorre a manipulação das informações por parte de programas componentes do SAP, com possibilidade de criação de novos formulários e de novos arquivos da Base de Dados. Ao final do trabalho é apresentado um estudo de caso da aplicação da metodologia proposta, na implementação de um sistema de auxilio a projetos de redes locais de computadores Abstract: The subject of this work is the proposal of an environment to support the development of projects. We call this type of environment: "Project Support System" (PSS). The main objective is the proposal of a methodology of development regarding this kind of system, which must help a designer conducting the project, by means of freeing him from repeti tive and monotonous tasks which are source of errors. As part of the system, there will be a number of support tools, including a Database Management System, a windows and menus user-interface, tools to manipulating lists and trees, simulators, etc. This methodology has five compound phases: the first phase deals with problem identification and the resources needed to solve them; in the second phase we configure the PSS in a way that it can meet the requisites imposed by the project; the third phase corresponds to the creation of query forms and a database for the system; the fourth phase deals with gathering data by means of the forms and storing this data in the system's database; in the fifth phase there will be data manipulation by the PSS' compound programs, possibly with recursive creation of additional forms and database files. As a corollary of the work we present a case study of the application of the proposed methodology on the implementation of a local area network project support system Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Manuel de Jesus Mendes e Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da padronização OSI de gerenciamento de redes industriais, tendo como fundamento o padrão MAP 3.0. Os padrões ISO também são considerados e dão o ernbasamento teórico necessário à compreensão do gerenciamento de redes de computadores. Foi desenvolvida uma especificação parcial do projeto SIGRE (Sistema Integrado de Gerenciamento de Redes) através da ferramenta de software EPOS (Engineering Project Oriented Systems), objetivando preparar o núcleo de operações remotas para o gerenciamento de sistemas Abstract: This work presents an OSI' standardization study of the Industrial network management, havlng as the base MAP 3.0 project. The ISO standards are also considerated and they give the necessary theoretical basis to computer network management comprehension. A partial specification of the Network Management Integrated System (NETMIS) project was developed using the EPOS (Engineering Project Oriented System) software tool. The aim is to yleld the remate operations kernel for the systems management Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Em sistemas de tempo real crítico os processos a serem escalonados estão sujeitos a um grande número de restrições: tempo de pronto, "deadline", e relações de exclusão mútua. O problema de escalonar um conjunto de processos em um sistema monoprocessador sujeito a estas restrições é conhecido ser "NP-hard", o que efetivamente impede o escalonamento destes em modo totalmente "on-line". Para os processos periódicos, utiliza-se um algoritmo já existente, projetado para ser usado por um escalonador "off-line", que resolve o problema citado anteriormente. Os processos esporádicos possuem tempo de pronto não determinístico, e desta forma, não podem ser escalonados "off-line", fazendo-se necessário uma abordagem "on-line" . Este trabalho mostra que a implementação do escalonador "off-line" é factível e complementa este, propondo um procedimento eficiente para o atendimento "on-line" de processos esporádicos de modo a não comprometer o escalonamento gerado em modo "off-line" para os processos periódicos Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta tese descreve CM-tel, um modelo de componentes para aplicações telemáticas e ubíquas. CM-tel é neutro em termos de tecnologia, sendo especificado por meio da linguagem UML (Unified Modeling Language). Componentes CM-tel são capazes de executar em plataformas destinadas tanto a computadores tradicionais quanto a dispositivos com limitado poder computacional tais como dispositivos móveis. CM-tel define os três tipos de interfaces prescritas pelo Modelo de Referência para Processamento Distribuído Aberto (RM-ODP), as interfaces operacional, de sinal e de fluxo contínuo. Interfaces de fluxo contínuo são fundamentais para o desenvolvimento de aplicações telemáticas. A arquitetura do contêiner CM-tel integra componentes e agentes móveis em um único ambiente computacional. Esta integração permite que aplicações implementem suas funcionalidades combinando componentes e agentes móveis. Esta tese propõe ainda uma arquitetura para plataformas de software que suportam o modelo CM-tel. A arquitetura utiliza XSLT (XML Stylesheet Language Transformation) para transformação de modelos e geração de código. Uma plataforma baseada na tecnologia CORBA (Common Object Request Broker Architecture) e uma aplicação na área de laboratórios virtuais foram implementadas com a finalidade de avaliar o modelo CM-tel Abstract: This thesis describes CM-tel, a component model for telematic and ubiquitous applications. CMtel is neutral in terms technology and is specified through the Unified Modeling Language (UML). CM-tel components can execute on platforms targeted to both conventional computers and devices with limited computing power such as mobile devices. CM-tel defines the three types of interfaces prescribed by the Reference Model for Open Distributed Processing (RM-ODP), the operational, signal, and stream interfaces. Stream interfaces are central to the development of telematic applications. The CM-tel container architecture integrates both components and mobile agents into a single computing environment. This integration allows applications to implement their functionalities by combining components and mobile agents. This thesis also proposes an architecture for software platforms supportting the CM-tel component model. The architecture relies on XSLT (XML Stylesheet Language Transformation) for model transformation and code generation. A platform based on the CORBA (Common Object Request Broker Architecture) technology and an application in the field of virtual laboratories were implemented in order to assess the CM-tel component model Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Maurício Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Atualmente, a quantidade de dados disponíveis na Internet supera a casa dos Zettabytes (ZB), definindo um cenário conhecido na literatura como Big Data. Embora as soluções de banco de dados tradicionais sejam eficientes na busca e recuperação de um conteúdo específico e exato, elas são ineficientes nesse cenário de Big Data, visto que não foram projetadas para isso. Outra dificuldade é que esses dados são essencialmente não-estruturados e encontram-se diluídos em toda a vastidão da Internet. Desta forma, novas soluções de infraestruturas de bancos de dados são necessárias de modo a suportar a busca e recuperação de dados similares de maneira não exata, configurando-se a busca por similaridade, isto é, busca por grupos de dados que compartilham entre si alguma semelhança. Nesse cenário, a proposta desta tese é explorar a similaridade de Hamming existente entre identificadores de objetos gerados através da função Random Hyperplane Hashing. Essa característica presente nesses identificadores servirá de base para propostas de infra-estruturas distribuídas de armazenamento de dados capazes de suportar eficientemente a busca por similaridade. Nesta tese serão apresentadas a Hamming DHT, uma solução P2P baseada em redes sobrepostas, e o HCube, uma solução baseada em servidores para Data Center. As avaliações de ambas as soluções são apresentadas e mostram que elas são capazes de reduzir as distâncias entre conteúdos similares em ambientes distribuídos, o que contribui para o aumento da cobertura em cenários de busca por similaridade Abstract: Nowadays, the amount of data available on the Internet is over Zettabytes (ZB). Such condition defines a scenario known in the literature as Big Data. Although traditional database solutions are very efficient for finding and retrieving a specific content, they are inefficient on Big Data scenario, since the great majority of such data is unstructured and scattered across the Internet. In this way, new databases are required in order to support queries capable of finding and recovering similar datasets, i.e., retrieving groups of data that share a common meaning. In order to handle such challenging scenario, the proposal in this thesis is to explore the Hamming similarity existent between content identifiers that are generated using the Random Hyperplane Hashing function. Such identifiers provide the basis for building distributed infrastructures that facilitate the similarity search. In this thesis, we present two different approaches: a P2P solution named Hamming DHT, and a Data Center solution named HCube. Evaluations of both solutions are presented and indicate that such solutions are capable of reducing the distance between similar content, improving the recall in a similarity search Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Em sistemas multimídia distribuídos existe uma diversidade de dispositivos de hardware, sistemas operacionais e tecnologias de comunicação. Para tratar os requisitos destas aplicações, os componentes do sistema precisam interagir entre eles considerando os aspectos de QoS de cada um dos elementos envolvidos. Neste contexto, esta tese apresenta o Cosmos ? um framework baseado em componentes proposto para dar suporte à configuração e gerenciamento de recursos em sistemas multimídia. Como prova de conceito do Cosmos, o framework definido foi usado no projeto do middleware AdapTV ? um middleware para sistemas de televisão digital interativa. O projeto do AdapTV explora os principais componentes dos modelos que foram definidos no Cosmos: o modelo de descrição de aplicações de forma independente de linguagens; o modelo de interconexão, que trata as questões de comunicação entre componentes heterogêneos usando diferentes tecnologias de comunicação; e o modelo de gerenciamento de QoS, que permite o monitoramento e a adaptação do sistema. Estes modelos foram explorados na implementação de um protótipo do middleware AdapTV e de uma aplicação distribuída que realiza a captura, transmissão e apresentação de um fluxo de vídeo. Para dar suporte à reusabilidade, o modelo explora o conceito de propriedades para estabelecer acordos de configuração (estáticos e dinâmicos) envolvendo negociações entre os requisitos dos componentes e as características da plataforma Abstract: Distributed multimedia applications involve a diversity of hardware devices, operating systems and communication technologies. In order to fulfill the requirements of such applications, their constituting components need to interact with each other, as well as to consider QoS issues related to devices and transmission media. In such a context, this thesis presents the Cosmos component-based framework for configuration and management of resources of open, distributed multimedia systems. As a proof of concept, the framework was used in the design of the AdapTV middleware ? a middleware for interactive television which explores the major components of the Cosmos, including: the model to describe and represent applications independently of language aspects; the interconnection model that allows communication between components in heterogeneous and distributed multimedia environments; and the QoS management model that provides support for adaptation in the middleware player, triggered by QoS and user requirements changes. These models have been explored in the implementation of a prototype, which includes the AdapTV middleware and a distributed application example that captures, transmits and presents a video flow. In order to provide a generic and reusable approach, and to establish configuration agreements among component requirements and platform features, the framework explores the concept of properties Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Maurício Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Roteamento é uma das principais funções em redes de computadores, sendo responsável pelo encaminhamento de tráfego entre todos os pares de nós de origem e destino. O princípio de roteamento comum a protocolos usados mundialmente requer a presença de informação sobre todos os destinos disponíveis, em todos os roteadores compondo a rede, de tal forma a garantir a entrega de tráfego. Desta forma, construir redes em grande escala usando tal princípio de roteamento é amplamente aceito como não escalável. O problema intrínseco destes mecanismos está relacionado ao fato de que as tabelas de roteamento acompanham o crescimento da informação de roteamento presente na rede. Por outro lado, existem mecanismos de roteamento disponíveis na literatura que requerem apenas uma fração de toda a informação de roteamento presente na rede, provendo um melhor controle para a taxa à qual as tabelas de roteamento crescem. Neste cenário, um espaço de identificação plano é usado para identificar, univocamente, todos os nós presentes na rede e relações de vizinhança no espaço de identificação plano são estabelecidas através de uma rede sobreposta, construída sob um substrato de rede, como, por exemplo, uma rede IP. Entretanto, manter a coerência desta rede sobreposta é desafiador, uma vez que os nós podem mudar seus pontos de conexão no substrato de rede, resultando no uso de diferentes endereços (IPs) e requerendo mecanismos para manter ativa a associação entre a rede sobreposta e o substrato de rede. Neste contexto, este trabalho propõe o uso de uma organização de rede alternativa, onde nenhum substrato de rede é necessário para prover a comunicação entre nós no espaço de identificação. O mecanismo de roteamento plano proposto é baseado em uma métrica de ou-exclusivo (XOR) e no conceito de visibilidade local. Tal combinação acarreta a criação de uma estrutura de rede em malha e promove a integração entre o espaço de identificação plano e a estrutura física da rede. Basicamente, o mecanismo de roteamento baseado em operações de XOR efetua roteamento diretamente sob identificadores planos. Este trabalho apresenta a especificação completa do protocolo, descrevendo suas principais propriedades relacionadas ao tamanho das tabelas de roteamento, à quantidade de mensagens de sinalização necessárias para convergir o sistema de roteamento e os caminhos obtidos. Além disso, este trabalho detalha a instanciação do mecanismo de roteamento plano proposto em três diferentes cenários: 1) redes de data centers, 2) redes veiculares ad hoc (VANETs) e 3) o sistema de roteamento entre domínios da Internet Abstract: Routing is one of the main functions of computer networks, being responsible for traffic forwarding between all pairs of source and destination nodes. The common routing principle of protocols used in networks worldwide requires the presence of information about all available destinations, in all routers composing the network, in order to assure traffic delivery. In this way, building large scale networks using such routing principle is widely regarded as non scalable. The intrinsic problem of such mechanisms is related to the fact that routing tables follow the growth of the routing information present in the network. Conversely, there are routing mechanisms available in the literature which require just a fraction of the overall routing information present in the network, providing a better control for the rate at which the routing tables grow. In such scenario, a flat identity space is used to uniquely refer to all nodes present in the network, and neighborhood relations at the flat identity space are established through an overlay network, built on top of a substrate network, such as an IP network. However, maintaining the correctness of the overlay network is challenging, since nodes can change their attachment points at the substrate network, resulting in the use of different addresses (IPs), and requiring mechanisms to keep the association between the overlay network and the substrate network active. In this context, this work proposes the usage of an alternative network organization, where no substrate network is required to provide the communication between nodes at the flat identity space. The proposed flat routing mechanism is based on the bitwise exclusive or (XOR) metric and in the concept of local visibility. Such combination leads to the creation of a mesh network structure and promotes the integration between the flat identity space and the physical network structure. Basically, the proposed XOR-based routing mechanism performs routing directly on top of flat identifiers. This work presents the entire protocol specification, describing its main properties related to the size of the required routing tables, the amount of signaling messages needed to converge the routing system, and the obtained paths. Afterwards, this work also details the instantiation of the proposed flat routing mechanism in three different scenarios: 1) data center networks, 2) ad hoc vehicular networks (VANETs) and 3) the inter-domain Internet routing system Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Maurício Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O volume de dados disponíveis na WWW aumenta a cada dia. Com o surgimento da Web Semântica, os dados passaram a ter uma representação do seu significado, ou seja, serem classificados em um conceito de um domínio de conhecimento, tal domínio geralmente definido por uma ontologia. Essa representação, apoiada em todo o ferramental criado para a Web Semântica, propicia a busca conceitual. Nesse tipo de busca, o objetivo não é a recuperação de um dado específico, mas dados, de diversos tipos, classificados em um conceito de um domínio de conhecimento. Utilizando um índice de similaridade, é possível a recuperação de dados referentes a outros conceitos do mesmo domínio, aumentando a abrangência da busca. A indexação distribuída desses dados pode fazer com que uma busca conceitual por similaridade se torne muito custosa. Existem várias estruturas de indexação distribuída, como as redes P2P, que são empregadas na distribuição e compartilhamento de grandes volumes de dados. Esta tese propõe a utilização de funções LSH na indexação de conceitos de um domínio, definido por uma ontologia, mantendo a similaridade entre eles. Dessa forma, conceitos similares são armazenados próximos um dos outros, tal conceito de proximidade medida em alguma métrica, facilitando a busca conceitual por similaridade Abstract: The volume of data available in the WWW increases every day. The Semantic Web emerged, giving a representation of the meaning of data, being classified in a concept of a knowledge domain, which is generally defined using an ontology. This representation, based in all the tools created for the Semantic Web, possibilitates the conceptual search. In this type of search, the goal is not to retrieve a specific piece of data, but several data, of several types, classified in a concept of an ontology. Using a similarity level, the retrieval of data that refer to other concepts of the domain is also possible, making the search broader. The distributed indexing of all these data may turn the conceptual search costly. The Internet holds several structures of distributed indexing, such as P2P networks, which are used in the distribution and sharing of huge volumes of data. This thesis presents how it is possible to use LSH functions to generate identifiers to concepts of a domain, defined using an ontology, keeping their similarity. This way, similar concepts are stored near each other, such distance measured in some metric, turning the conceptual search by similarity easier Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Maurício Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A disponibilidade dos serviços de tecnologia da informação é fundamental para empresas, bancos e instituições públicas. As informações são crucias para a tomada de decisão, elevando a competitividade e aumentando os lucros, além disso, empresas ou instituições com boa reputação na prestação dos serviços são sólidas e admiradas no mercado. Os sistemas de informações devem prover a maior disponibilidade possível de seus serviços e a alta disponibilidade e a virtualização são excelentes estratégias para alcançar este objetivo. A literatura mostra que existem várias implementações para garantir a disponibilidade dos serviços, porém todas são baseadas na alta disponibilidade no nível da virtualização, preocupando-se em manter, migrar ou iniciar uma ou várias máquinas virtuais em um data center. Nesta dissertação a proposta consiste na implementação da virtualização e da alta disponibilidade indo além dos hypervisors, ou seja, nos sistemas operacionais hospedados nas máquinas virtuais. O objetivo é garantir a disponibilidade dos serviços não controlados pela virtualização garantindo assim um menor tempo possível de indisponibilidade dos serviços oferecidos pelos sistemas de informação Abstract: Availability of services of information technology is essential for companies, banks and public institutions. The information is vital for decision making, increasing the competitiveness and boosting profits, in addition, a company or institution with good reputation in service delivery are solid and admired by the market. Information systems must provide the highest possible availability of their services and high availability and virtualization are excellent strategies to achieve this goal. There are several implementations to ensure availability of services the literature, but all are based on the level of high availability virtualization, concerned to maintain, migrate or initiate one or more virtual machines in a data center. In this dissertation, the proposal consists of the implementation of virtualization and high availability that goes beyond hypervisors, ie the hosted operating systems in virtual machines with the objective to ensure the availability of virtualization services not controlled by ensuring lowest possible downtime of information systems Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Marcos Rogério Salvador Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: GMPLS é uma arquitetura de plano de controle e um conjunto de protocolos definidos pelo IETF com o objetivo de padronizar e automatizar o aprovisionamento de serviços em redes baseadas em técnicas de comutação variadas, tais como comutação de fibra óptica, comutação de comprimento de onda e comutação de pacotes. Apesar deste suporte a múltiplas técnicas de comutação, uma implementação de plano de controle GMPLS deve considerar as particularidades da técnica de comutação e também das tecnologias de transmissão e multiplexação da rede a ser controlada. Deve considerar também as particularidades da implementação dos equipamentos que compõem o sistema de rede a ser controlado uma vez que cada um deles pode dar suporte às técnicas de comutação de uma forma específica e, portanto, possuir restrições particulares. O objetivo deste trabalho é implementar um plano de controle GMPLS para redesópticas com suporte à transmissão multiplexada de comprimentos de onda e à comutação dinâmica de comprimentos de onda. Esta rede é composta por elementos de transmissão e comutação projetados e prototipados nos laboratórios do CPqD. A base desta implementação neste trabalho é o software DRAGON, uma implementação gratuita e de código aberto de plano de controle de redes Ethernet desenvolvida em um projeto acadêmico norte-americano de mesmo nome. Esta implementação não oferece suporte algum à tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda bem como à comutação de comprimentos de onda, o que requer extensas modificações em seu código. Resultados obtidos em experimentos laboratoriais e de simulação computacional demonstram que a implementação está funcionalmente correta e apresenta desempenho satisfatório. Estes resultados indicam também que a carga de tráfego gerada pelo plano de controle pode ser transmitida em enlaces de baixa taxa de transmissão Abstract: GMPLS is a control plane architecture and a set of protocols defined by IETF aiming at automation and standardization of services provisioning procedures in networks based on various switching technologies, such as fiber switching, wavelength switching and packet switching. Despite the support of multiple switching techniques, a GMPLS control plane implementation must also consider the particularities of the switching techniques and multiplexing and transmission technologies used by the target network. Furthermore, it must take into account the particularities of each equipment that constitutes the network, as each may implement the above mentioned techniques and technologies in very particular ways and, thus, have very specific constraints. The main purpose of this work is to implem nt a GMPLS control plane for an optical network system based on multiplexed wavelength transmission and dynamic wavelength switching. This network consists of transmission and switching elements designed and prototyped at CPqD laboratories. The basis for this implementation is the DRAGON software, a free and open-source implementation of a control plane for Ethernet networks developed by a north american academic project with the same name as the software. Its implementation does not provide any support for wavelength division multiplexing technology or wavelength switching, hence, extensive changes in the base code are needed. Results gathered in laboratory experiments and computer simulations show that the implementation works correctly and has appropriate performance. Also, these results show that the traffic load generated by the control plane can be easily carried by low speed links Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Christian Rodolfo Esteve Rothenberg, Maurício Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A pesquisa experimental em Redes Orientadas a Conteúdo (ROCs) é crucial para a validação de novas propostas arquiteturais que trazem o conteúdo como o elemento central das redes. Essa dissertação apresenta uma nova ferramenta de prototipagem rápida para o modelo CCN (Content-Centric Networking), o Mini-CCNx, que visa preencher uma lacuna existente entre as plataformas experimentais atualmente disponíveis. Usando emulação baseada em contêineres e técnicas de isolamento de recursos, o Mini-CCNx aparece como uma ferramenta flexível, escalável, com baixo custo e alta fidelidade de desempenho possibilitando experimentos em redes emuladas com centenas de nós CCN em um simples laptop. Assim, esse trabalho de Mestrado traz como principal contribuição a disponibilização do Mini-CCNx, o primeiro emulador genérico especificamente focado para o desenvolvimento e testes de propostas para o modelo CCN. O Mini-CCNx é publicado com seu código aberto e documentação online e, portanto, pode ser melhorado e estendido por qualquer pesquisador da área. Essa dissertação apresenta 18 experimentos utilizando o Mini- CCNx, abrangendo desde análises de escalabilidade e coerência até a distribuição de vídeo e protocolos de roteamento. A reprodução de comportamentos observados em redes reais utilizando o emulador também é uma contribuição importante, pois mostra que se pode utilizar o Mini-CCNx para detectar eventuais falhas em aplicações e algoritmos antes dos testes em testbeds reais, que certamente são mais complexos e custosos quando comparados ao ambiente emulado. Porém, as características de baixo custo e flexibilidade indicam que o Mini-CCNx também pode ser utilizado em atividades de ensino como uma ferramenta prática de aprendizado e introdução ás ROCs e ao modelo CCN Abstract: Experimental research in Information-Centric Networking (ICN) is crucial to the evaluation of new architectural proposals that bring named pieces of content as the main element of networks. This thesis presents a new fast prototyping tool for the CCN (Content-Centric Networking) model, Mini-CCNx that aims at filling an existing gap in generally available experimental platforms. Using container-based emulation and resource isolation techniques, Mini-CCNx appears as a flexible, scalable, high-fidelity, and low-cost tool that enables experiments on emulated networks with hundreds of CCN nodes in a commodity laptop. Therefore, this Master's project's main contribution is making Mini-CCNx, the first generic emulator focused on the development and evaluation of new proposals for the CCN model, available. Mini-CCNx is opensource and its documentation is publicly available online so it can be extended by any researcher in the area. This thesis presents 18 experiments using Mini-CCNx, ranging from scalability and coherence analysis to video distribution and routing protocols. The reproduction of real networks behavior using the emulator is also an important contribution because it shows one can use Mini-CCNx to detect flaws in applications or algorithms prior to real testbeds tests, which are certainly more complex and costly when compared to the emulated environment. Finally, Mini-CCNx's low-cost and flexibility indicate it can also be used in teaching activities as a practical ICN and CCN learning tool Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Christian Rodolfo Esteve Rothenberg Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Os roteadores atuais implementam uma arquitetura verticalmente integrada composta de uma camada de software e um hardware proprietários. Este modelo resulta em soluções de alto custo e inviabiliza a experimentação de novas idéias. Em contrapartida, existem alternativas de alta flexibilidade baseadas em software e, consequentemente, de baixo custo. Entretanto, essas soluções apresentam baixo desempenho. Motivado pela disponibilidade de uma API aberta para programação do plano de encaminhamento (ex. OpenFlow), esta dissertação apresenta uma proposta de arquitetura de roteamento IP com separação de planos. Trata-se de uma abordagem que procura combinar o alto desempenho de hardwares de prateleira (commodities) com a flexibilidade de uma pilha de roteamento executada remotamente em computadores de uso geral. O grande desafio é garantir confiabilidade, escalabilidade e desempenho à rede, a partir de um controle remoto e centralizado sobre uma arquitetura que permita maior flexibilidade no mapeamento entre os elementos de controle e encaminhamento. O resultado corresponde a uma nova proposta de roteamento IP com perspectivas promissoras do ponto de vista do custo e da flexibilidade. Com o objetivo de avaliar a arquitetura proposta foi desenvolvido um protótipo com base em uma versão simplificada do modelo. Os resultados da avaliação apresentados nesta dissertação comprovam a viabilidade da arquitetura Abstract: Today's networking gear follows the model of computer mainframes, where closed source software runs on proprietary hardware. This approach results in expensive solutions and prevents equipment owners to put new ideas into practice. In contrast, recent alternatives of highly flexible softwarebased routers promise low cost and programmability at the expense of low performance. Motivated by the availability of an open API to control packet forwarding engines (i.e., OpenFlow), we propose a commodity IP routing architecture that combines the line-rate performance of commercial hardware with the flexibility of open source routing stacks (remotely) running on general-purpose computers. The challenge is to ensure reliability, scalability and performance to a network running a remote and centralized control plane architecture that allows a flexible mapping between the control and forwarding elements. The outcome is a novel point in the design space of cost-effective IP routing solutions with far-reaching implications. The initial experimental evaluation of our prototype implementation validates the feasibility of the design Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Jussi Kangasharju Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A segurança da informação é responsável pela proteção das informações contra o acesso nãoautorizado, uso, modificação ou a sua destruição. Com o objetivo de proteger os dados contra esses ataques de segurança, vários protocolos foram desenvolvidos, tais como o Internet Protocol Security (IPSEC) e o Transport Layer Security (TLS), provendo mecanismos de autenticação, integridade e confidencialidade dos dados para os usuários. Esses protocolos utilizam o endereço IP como identificador de hosts na Internet, tornando-o referência e identificador no estabelecimento de conexões seguras para a troca de dados entre aplicações na rede. Com o advento da Web e o aumento exponencial do consumo de conteúdos, como vídeos e áudios, há indícios da migração gradual do uso predominante da Internet, passando da ênfase voltada para a conexão entre hosts para uma ênfase voltada para a obtenção de conteúdo da rede, paradigma esse conhecido como information-centric networking. Nesse paradigma, usuários buscam por documentos e recursos na Internet sem se importarem com o conhecimento explícito da localização do conteúdo. Como consequência, o endereço IP que previamente era utilizado como ponto de referência do provedor de dados, torna-se meramente um identificador efêmero do local onde o conteúdo está armazenado, resultando em implicações para a autenticação correta dos dados. Nesse contexto, a simples autenticação de um endereço IP não garante a autenticidade dos dados, uma vez que o servidor identificado por um dado endereço IP não é necessariamente o endereço do produtor do conteúdo. No contexto de redes orientadas à informação, existem propostas na literatura que possibilitam a autenticação dos dados utilizando somente o conteúdo propriamente dito, como a utilização de assinaturas digitais por bloco de dado e a construção de árvores de hash sobre os blocos de dados. A ideia principal dessas abordagens é atrelar uma informação do provedor original do conteúdo nos blocos de dados transportados, por exemplo, uma assinatura digital, possibilitando a autenticação direta dos dados com o provedor, independentemente do host onde o dado foi obtido. Apesar do mecanismo citado anteriormente possibilitar tal verificação, esse procedimento é muito oneroso do ponto de vista de processamento, especialmente quando o número de blocos é grande, tornando-o inviável de ser utilizado na prática. Este trabalho propõe um novo mecanismo de autenticação utilizando árvores de hash com o objetivo de prover a autenticação dos dados de forma eficiente e explícita com o provedor original e, também, de forma independente do host onde os dados foram obtidos. Nesta tese, propomos duas técnicas de autenticação de dados baseadas em árvores de hash, chamadas de skewed hash tree (SHT) e composite hash tree (CHT), para a autenticação de dados em redes orientadas à informação. Uma vez criadas, parte dos dados de autenticação é armazenada em um plano de segurança e uma outra parte permanece acoplada ao dado propriamente dito, possibilitando a verificação baseada no conteúdo e não no host de origem. Além disso, essa tese apresenta o modelo formal, a especificação e a implementação das duas técnicas de árvore de hash para autenticação dos dados em redes de conteúdo através de um plano de segurança. Por fim, esta tese detalha a instanciação do modelo de plano de segurança proposto em dois cenários de autenticação de dados: 1) redes Peer-to-Peer e 2) autenticação paralela de dados sobre o HTTP Abstract: Information security is responsible for protecting information against unauthorized access, use, modification or destruction. In order to protect such data against security attacks, many security protocols have been developed, for example, Internet Protocol Security (IPSec) and Transport Layer Security (TLS), providing mechanisms for data authentication, integrity and confidentiality for users. These protocols use the IP address as host identifier on the Internet, making it as a reference and identifier during the establishment of secure connections for data exchange between applications on the network. With the advent of the Web and the exponential increase in content consumption (e.g., video and audio), there is an evidence of a gradual migration of the predominant usage of the Internet, moving the emphasis on the connection between hosts to the content retrieval from the network, which paradigm is known as information-centric networking. In this paradigm, users look for documents and resources on the Internet without caring about the explicit knowledge of the location of the content. As a result, the IP address that was used previously as a reference point of a data provider, becomes merely an ephemeral identifier of where the content is stored, resulting in implications for the correct authentication data. In this context, the simple authentication of an IP address does not guarantee the authenticity of the data, because a hosting server identified by a given IP address is not necessarily the same one that is producing the requested content. In the context of information-oriented networks, some proposals in the literature proposes authentication mechanisms based on the content itself, for example, digital signatures over a data block or the usage of hash trees over data blocks. The main idea of these approaches is to add some information from the original provider in the transported data blocks, for example, a digital signature, enabling data authentication directly with the original provider, regardless of the host where the data was obtained. Although the mechanism mentioned previously allows for such verification, this procedure is very costly in terms of processing, especially when the number of blocks is large, making it unfeasible in practice. This thesis proposes a new authentication mechanism using hash trees in order to provide efficient data authentication and explicitly with the original provider, and also independently of the host where the data were obtained. We propose two techniques for data authentication based on hash trees, called skewed hash tree (SHT) and composite hash tree (CHT), for data authentication in information-oriented networks. Once created, part of the authentication data is stored in a security plane and another part remains attached to the data itself, allowing for the verification based on content and not on the source host. In addition, this thesis presents the formal model, specification and implementation of two hash tree techniques for data authentication in information-centric networks through a security plane. Finally, this thesis details the instantiation of the security plane model in two scenarios of data authentication: 1) Peer-to-Peer and 2) parallel data authentication over HTTP Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Mauricio Ferreira Magalhães; Christian Esteve Rothenberg Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Assim como as grades computacionais, os centros de dados em nuvem são estruturas de processamento de informações com requisitos de rede bastante exigentes. Esta dissertação contribui para os esforços em redesenhar a arquitetura de centro de dados de próxima geração, propondo um serviço eficaz de encaminhamento de pacotes, que explora a disponibilidade de switches programáveis com base na API OpenFlow. Desta forma, a dissertação descreve e avalia experimentalmente uma nova arquitetura de redes de centro de dados que implementa dois serviços distribuídos e resilientes a falhas que fornecem as informações de diretório e topologia necessárias para codificar aleatoriamente rotas na origem usando filtros de Bloom no cabeçalho dos pacotes. Ao implantar um exército de gerenciadores de Rack atuando como controladores OpenFlow, a arquitetura proposta denominada Switching with in-packet Bloom filters (SiBF) promete escalabilidade, desempenho e tolerância a falhas. O trabalho ainda defende a ideia que o encaminhamento de pacotes pode tornar-se um serviço interno na nuvem e que a sua implementação pode aproveitar as melhores práticas das aplicações em nuvem como, por exemplo, os sistemas de armazenamento distribuído do tipo par . Além disso, contrapõe-se ao argumento de que o modelo de controle centralizado de redes (OpenFlow) está vinculado a um único ponto de falhas. Isto é obtido através da proposta de uma arquitetura de controle fisicamente distribuída, mas baseada em uma visão centralizada da rede resultando, desta forma, em uma abordagem de controle de rede intermediária, entre totalmente distribuída e centralizada Abstract: Cloud data centers, like computational Grids, are information processing fabrics with very demanding networking requirements. This work contributes to the efforts in re-architecting next generation data centers by proposing an effective packet forwarding service that exploits the availability of programmable switches based on the OpenFlow API. Thus, the dissertation describes and experimentally evaluates a new architecture for data center networks that implements two distributed and fault-tolerant services that provide the directory and topology information required to encode randomized source routes with in-packet Bloom filters. By deploying an army of Rack Managers acting as OpenFlow controllers, the proposed architecture called Switching with in-packet Bloom filters (SiBF) promises scalability, performance and fault-tolerance. The work also shows that packet forwarding itself may become a cloud internal service implemented by leveraging cloud application best practices such as distributed key-value storage systems. Moreover, the work contributes to demystify the argument that the centralized controller model of OpenFlow networks is prone to a single point of failure and shows that direct network controllers can be physically distributed, yielding thereby an intermediate approach to networking between fully distributed and centralized Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Esta tese introduz um novo conceito para as redes de conteúdo denominado compact forwarding. Este conceito traduz-se na utilização de técnicas probabilísticas no plano de encaminhamento onde o espaço de identificação não é mais relacionado a um host final, mas sim, à identificação de conteúdo(s). A essência do conceito originou-se de uma questão básica, qual seja, onde deve ser colocado o estado associado ao encaminhamento do pacote? Nos elementos de rede ou no cabeçalho do pacote? A tese propõe duas soluções que representam estes extremos, SPSwitch, na qual o estado é colocado nos elementos de rede e, LIPSIN, onde o estado é colocado no cabeçalho do pacote. O denominador comum a essas soluções consiste na utilização de técnicas probabilísticas inspiradas no Bloom filter como elemento base das decisões de encaminhamento. A utilização de estruturas de dados derivadas do Bloom filter traz um custo adicional necessário à minimização dos erros associados à utilização de uma estrutura probabilística. A tese contribui com várias técnicas para redução desses erros incluindo a análise dos custos associados. Cenários de aplicação são apresentados para validação das propostas discutidas no trabalho Abstract: This thesis introduces the concept of compact forwarding in the field of content-oriented networks. The main idea behind this concept is taking a probabilistic approach to the problem of packet forwarding in networks centered on content identifiers rather than traditional host addresses. The fundamental question explored is where to place the packet forwarding state, in network nodes or in packet headers? Solutions for both extremes are proposed. In the SPSwitch, approximate forwarding state is kept in network nodes. In LIPSIN, the state is carried in the packets themselves. Both approaches are based on probabilistic packet forwarding functions inspired by the Bloom filter data structure. The approximate forwarding state comes at the cost of additional considerations due to the effects of one-sided error-prone data structures. The thesis contributes with a series of techniques to mitigate the false positive errors. The proposed compact forwarding methods are experimentally validated in several practical networking scenarios Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Mauricio Ferreira Magalhães, Juan Manuel Adan-Coelho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Muitas aplicações que se adaptam aos recursos disponíveis na rede têm se tornado populares ultimamente na Internet, mostrando que níveis absolutos de Qualidade de Serviço (QoS) não são essenciais para a maioria das aplicações. O Modelo de Diferenciação Proporcional (MDP) constitui-se atualmente em uma das principais propostas de serviço para a Internet de Próxima Geração e pode acrescentar mais uma possibilidade ao espaço de dimensões disponíveis para a adaptação das aplicações. Esta tese investiga o MDP, situando-o diante de outras propostas de serviços existentes e propõe os algoritmos para escalonamento de pacotes Window Based Waiting-Time Priority (WBWTP) e Window Based Waiting-Time Priority Plus (WBWTP+), os quais possibilitam atingir os objetivos do MDP com maior precisão do que os tradicionais algoritmos Waiting-Time Priority (WTP) e Proportional Average Delay (PAD). É também apresentada uma métrica de QoS para avaliar o desempenho dos algoritmos, que fornece uma medida de desempenho agregada para todas as classes de serviço ao longo de um intervalo de monitoração, facilitando a compreensão da dinâmica do MDP. Abstract: Many applications that adapt to available resources have became popular lately in the Internet, suggesting that absolute levels of Quality of Services (QoS) are not essential for most applications. The Proportional Differentiation Model (PDM) constitutes currently one of the main proposals for the Next Generation Internet and adds one more possibility for application adaptation. This dissertation investigates the PDM, situating it along other existing service proposals and presents the Window Based Waiting-Time Priority (WBWTP) and Window Based Waiting-Time Priority Plus (WBWTP+) packet scheduling algorithms, which enable to achieve the PDM objectives with higher accuracy than the traditional Waiting-Time Priority (WTP) and Proportional Average Delay (PAD) algorithms. The performance of the algorithms is evaluated using a proposed QoS metric that supplies a single performance measurement for all service classes along a monitoring interval. Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Mauricio Ferreira Magalhães, Fabio Luciano Verdi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação Resumo: A concepção original da arquitetura da Internet foi baseada em uma rede fixa e confiável. Hoje em dia, a Internet se tornou dinâmica e vulnerável aos ataques de segurança. Também não era prevista a necessidade de integração de tecnologias heterogêneas nem de ambientes sem fio. A arquitetura atual apresenta uma série de barreiras técnicas para prover estes serviços, sendo uma das maiores a sobrecarga semântica do Internet Protocol (IP). O endereço IP atua como localizador na camada de rede e como identificador na camada de transporte, impossibilitando novas funcionalidades como a mobilidade e abrindo brechas de segurança. Este trabalho apresenta uma proposta de implementação de uma arquitetura para Internet de nova geração para o provisionamento de novos serviços de forma natural e integrada para a Internet atual. A proposta de arquitetura de implementação oferece suporte à mobilidade, ao multihoming, à segurança, à integração de redes heterogêneas e às aplicações legadas através da introdução de uma nova camada de identificação na arquitetura atual. Esta nova camada tem por objetivo separar a identidade da localização e se tornar uma opção de comunicação para as redes heterogêneas. Mecanismos adicionais foram propostos para prover o suporte às funcionalidades da arquitetura, tais como a resolução de nomes em identificadores, o roteamento baseado no identificador, a gerência de localização e um plano de controle para a troca de mensagens de sinalização fim-a-fim entre os componentes da arquitetura. Para a validação da arquitetura proposta, um protótipo foi implementado e vários testes de desempenho foram realizados para avaliação do overhead da implementação, do modelo de segurança, da robustez e do suporte à mobilidade e às aplicações legadas Abstract: The original concept of the Internet architecture was based on static and reliable networks. Nowadays, the Internet became more dynamic and vulnerable to security attacks. The integration of heterogeneous technologies and wireless environment were not predicted. The current architecture presents some technical barriers to provide these services. One of these problems is the semantic overload of the Internet Protocol (IP). The IP address acts as locator in the network layer and identifier in the transport layer, preventing new features such as mobility and allowing security flaws. This work presents an implementation proposal of a next generation Internet architecture to provide new services naturally integrated to the Internet. The implementation proposal supports mobility, multihoming, security, heterogeneous networks integration and legacy applications by the introduction of a new identification layer in the current architecture. This new layer will separate the identity from the location and become an option for communication between heterogeneous networks. Additional mechanisms were proposed to support the new functionalities of the architecture, e.g., resolution of names to identifiers, identifier-based routing, location management and a control plane to exchange end-toend signalling control messages between the components of the architecture. In order to evaluate the proposed architecture, a prototype was implemented and some tests were performed considering implementation overhead, security model, robustness and support for mobility and legacy applications Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Os principais interesses do Projeto GIGA são o desenvolvimento de Tecnologias de Redes Ópticas, Serviços e Aplicações de Rede, Serviços Experimentais de Telecomunicações e Aplicações Científicas. No contexto deste Projeto, nosso grupo de pesquisa tem trabalhado no desenvolvimento de um Plano de Controle IP/WDM para integrar a Rede Cliente IP/MPLS com a Rede Óptica de Transporte WDM, de acordo com as especificações GMPLS e ASON. Especificamente neste trabalho é proposta uma Arquitetura para a UNI (User Network Interface) independente de protocolo de sinalização para prover a integralização entre as Redes Cliente e a Rede Óptica de Transporte. A Arquitetura da UNI proposta neste trabalho mantém inalterada a semântica de sinalização das redes cliente e de transporte da rede de testes do Projeto GIGA. Esta dissertação descreve como a Arquitetura desenvolvida suporta a independência quanto ao protocolo de sinalização e apresenta o protótipo implementado para validar a Arquitetura proposta Abstract: The main interests of the GIGA Project are the deployment of Optical Network Technology, Network Services and Applications, Experimental Telecommunication Services and Scientific Applications. In the context of this Project, our research group has been working on the design of an IP/WDMControl Plane to integrate the IP/MPLS Client Network with the Optical Transport Network (WDM), according to the GMPLS and ASON specifications. Specifically in this work is proposed a signaling protocol independent UNI (User Network Interface) architecture to integrate the Client and the Optical Transport Networks. The proposed UNI architecture maintains unchanged the client and transport networks signaling semantics for the GIGA testbed network. This dissertation describes how the designed architecture supports the independence of the signaling protocol and presents the prototype implemented to validate the architecture Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães, Edmundo Roberto Mauro Madeira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Nos últimos anos têm-se discutido uma maneira para envio de fluxos de pacotes entre domínios que leve em consideração aspectos relacionados com a qualidade de serviço de rede (banda, atraso, etc.). Entretanto, as soluções até agora apresentadas dependem de extensões que precisam ser feitas principalmente nos protocolos de roteamento entre domínios para suportar a distribuição de informações de engenharia de tráfego. Porém, tais extensões dependem de longos processos de padronização que, muitas vezes, apesar de profundas discussões, não conseguem efetivamente definir um padrão. Isto tem ocorrido nas redes IPs onde extensões ao BGP (Border Gateway Protocol) para distribuição de informações de engenharia de tráfego têm sido propostas, porém, nunca colocadas em prática. Recentemente, a mesma discussão surgiu nos cenários envolvendo redes ópticas para estabelecimento de conexões entre domínios. Esta tese apresenta uma alternativa em relação aos processos de padronização que propõem extensões aos protocolos para que os mesmos suportem o provisionamento de serviços entre domínios. Especificamente, a arquitetura para provisionamento e gerência de serviços entre domínios ópticos age de forma independente do plano de controle, ou seja, a proposta apresentada neste trabalho não depende de extensões aos protocolos usados atualmente no roteamento e sinalização entre domínios. A arquitetura apresentada nesta tese cria uma camada de serviços que facilita a interação entre diferentes domínios administrativos. Todas as interações para troca de informações de roteamento e estabelecimento de conexões são feitas na camada de serviços. Internamente a cada domínio, os caminhos de luz são estabelecidos usando tecnologias locais tais como a arquitetura GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) ou ASON (Automatic Switched Optical Network). Porém, o provisionamento de serviços entre domínios é realizado não pelo plano de controle, mas sim pelo plano de serviços. Embora o foco da tese seja o provisionamento de serviços entre domínios, a arquitetura suporta também o provisionamento de serviços intra domínios. Os serviços de conexões e VPNs (Virtual Private Networks) dentro de um domínio e entre domínios administrativos diferentes serão oferecidos. A arquitetura é baseada no modelo TMN (Telecommunications Management Network), principalmente no que se refere às camadas do modelo e à nomenclatura. Usamos a tecnologiaWeb Services para implementação da arquitetura e uma análise de tal tecnologia foi realizada a fim de avaliarmos o seu uso para estabelecimento de serviços entre domínios. Os resultados apresentados indicam que o provisionamento de serviços realizado através da camada de serviços facilita e flexibiliza as interações entre domínios oferecendo aos provedores uma novo mecanismo para suporte a estas interações Abstract: In the last few years it has been discussed a way for sending interdomain packet flows taking into account some aspects related to the network quality of service (bandwidth, delay, etc.). However, the solutions presented so far depend on the extensions that need to be done mainly in the interdomain routing protocols to support the distribution of traffic engineering information. Nevertheless, such extensions depend on long-process of standardization that, in many cases, does not reach a consensus and a standard is not effectively defined. An example of this is that in IP networks the proposed extensions for the BGP (Border Gateway Protocol) to support the distribution of traffic engineering information were not put into practice until now. Recently, the same discussion came through in the optical network scenario. This thesis presents an alternative to standardization processes. We propose an architecture for provisioning and management of interdomain services in optical networks. Such architecture acts independent of the control plane and does not depend on the protocol extensions that are needed to support interdomain routing and signaling. The architecture has a service layer by which all the interactions between different optical domains are done. Within each domain, the lightpaths are established using local solutions such as GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching) or ASON (Automatic Switched Optical Network). However, the provisioning of interdomain services is not done in the control plane. Instead, it is done in the services layer. Although the focus of this thesis is on the provisioning of interdomain services, the architecture also supports the establishment of intradomain services. We are particularly interested in the provisioning of connections and VPNs (Virtual Private Networks) within a domain as well as between domains. The architecture is based on the TMN model (TelecommunicationsManagement Network). The TMN model is used to divide the architecture into layers and to define the nomenclature of each layer. The Web Services technology was used to implement the architecture. The implementation was done to validate the architecture and to analyse the usage of Web Services to establish interdomain optical network services. The results presented in this work highlight that by doing the provisioning of services through the services layer facilitate the implementation of the interactions among different domains and offer a new mechanism to support such interactions Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Para o provisionamento de conexões fim-a-fim em domínios ópticos é desejável uma solução de arquitetura que permita o estabelecimento automático destas conexões: A tecnologia GMPLS ofe­rece um plano de controle que especifica mecanismos que estendem o roteamento e a sinalização do mundo IP contribuindo para a configuração automática de conexões em domínios ópticos. Este traba­lho propõe uma arquitetura para o provisionamento de conexões fim-a-fim em redes ápticas GMPLS. Tal arquitetura é baseada na tecnologia Web services e permite o estabelecimento de dois tipos de conexões. A primeira, conhecida como SPC (Soft Permanent Connection), é utilizada pelo gerente do domínio óptico. O SPC conecta dois elementos de rede pertencentes ao mesmo domínio. A se­gunda, é uma conexão fim-a-fim na qual um usuário cliente pode enviar dados através de múltiplos domínios. Neste último caso, o cliente precisa negociar com cada domínio para verificar a disponibi­lidade de recursos. Para tal arquitetura foram criados módulos responsáveis pelo provisionamento e gerenciamento das conexões além da utilização do simulador GLASS para validação da arquitetura proposta Abstract: For the provisioning of end-to-end connections in optical domains it is desirable to have an archi­tecture that supports the automatic establishment of such connections. The GMPLS technology offers a control plan that specifies mechanisms which extend the routing and the signalling of IP world con­tributing for the automatic configuration of end-to-end connections in optical domains. This work proposes an architecture for the provisioning of end-to-end connections in GMPLS optical networks. Such architecture is based on the Web services technology and allows the establishment of two kinds of connections. The first one, known as SPC (Soft Permanent Connection), is used by the manager of the optical domain. The SPC connects two network elements belonging to the same domain. The se­cond one is an end-to-end connection by which a given client can send data across multiple domains. In this last case the client needs to negotiate with each domain to verify the availability of resources. For such architecture we defined modules responsibIe for the provisioning and management of the connections. The GLASS simulator was used for validation ofthe proposed architecture Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Mauricio Ferreira Magalhães, Alexandre Xavier Falcão Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: Os sistemas de informática têm ganhado grande importância e hoje são considerados fatores críticos do mundo dos negócios. A ampla difusão e importância vital de tais sistemas atribuem papel de destaque ao gerenciamento dos mesmos: sua eficiência é necessária não apenas como garantia de produtividade, mas da própria sobrevivência de muitas empresas, dada a natureza do comércio eletrônico, onde a competitividade está, literalmente, a um click. Associado a isto a notável evolução dos sistemas de informática nas últimas décadas, partindo de sistemas centralizados a complexos sistemas descentralizados distribuídos geograficamente, têm exigido igual evolução de seus sistemas de gerenciamento. Alternativas ao modelo convencional de gerenciamento, baseado no protocolo SNMP, têm sido propostas, a maioria delas é baseada na tecnologia XML que tem ganhado cada vez mais espaço e popularidade narepresentação e padronização de informações. Recentemente uma nova tecnologia baseada em XML surgiu como uma grande promessa principalmente devido a sua forte característica de interoperabilidade: os Web Services. O propósito deste trabalho é analisar a viabilidade e a potencialidade desta tecnologia no que tange o gerenciamento de redes e comparar sua aplicação com os modelos atualmente utilizados Abstract: The computing systems are growing in importance and today are considered critical factors in the business world. The vital importance and ubiquity of such systems bring special attention to its management aspects: efficiency is needed not only to guarantee productivity but also the survival of many companies, after all, on the e-commerce world the competition is just a ¿click away¿. Besides that the computing systems evolution over the last decades, from centralized systems to the geographical distributed and complex ones, requires similar evolution from its management systems. Alternatives to the traditional management model, based on the SNMP protocol, have been proposed, most of them based on XML which has been achieving more and more space and popularity in the information representation and pattern world. Recently the Web Services, a new technology based on XML, has emerged with the promise of strong interoperability. This work intends to analyze how this new technology can be used in the network management domain and investigates the benefits from its usage compared with the current used technologies Mestrado Redes de Computadores Mestre em Computação

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para determinar a utilização do limite da Taxa Monotônica nas transferências entre dispositivos no nível de célula numa área industrial. Foi usado o protocolo de rede padrão IEEE 802.3 por vários motivos, entre os quais podemos mencionar: largura de banda, desenvolvimento dos dispositivos como comutadores e repetidores, baixo custo e taxas de transmissão de 10, 100, 1000 Mb/seg (em estudo 10Gb/seg). Nos PLC's foi feito um estudo dos tempos para a geração e transferência dos dados Abstract: This work presents a methodology to determine the utilization of the limit of Rate Monotonic on the data transfer among devices in cell level in industrial process. The IEEE 802.3 standard network protocol was used for various reasons like as: bandwidth; device development such as switches and repeaters; low cost and transmission bit rates of 10, 100, 1000 Mb/sec (10 Gb/sec is in study). Times for data generation and transfer inside the PLC¿s were studied. Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientadores : Rafael Santos Mendes, Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientadores: Juan Manuel Adan Coello, Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: A necessidade de se ter tarefas processadas em uma planta de manufatura, clientes de banco aguardando para serem atendidos pelos caixas, aeronaves esperando autorização para pousar e unidades de programa para serem executadas em um computador têm em comum o problema de escalonamento que surge quando há necessidade de se escolher a ordem na qual as tarefas devem ser executadas e a atribuição de tarefas aos servidores para processamento. O problema de escalonar processos computacionais pode ser resolvido automaticamente por um algoritmo dedicado. Encontrar uma solução no menor tempo possível é um dos objetivos pretendidos. A metodologia Raciocínio Baseado em Casos (RBC), que é uma abordagem para representação de conhecimento e utilização deste conhecimento para auxiliar na resolução de novos problemas, toma possível reduzir o tempo gasto para se encontrar uma solução à medida que os problemas ficam maiores. Este trabalho apresenta a proposta e implementação de um sistema baseado no método RBC para a resolução de problemas de escalonamento de processos, em sistemas de tempo real crítico estático e centralizado em um ambiente monoprocessado. Esses processos devem respeitar restrições de tempo de pronto, tempo de execução e prazo de término, além das relações de precedência. O Sistema de Escalonamento de Processos Baseado em Casos (SEBC), implementado neste trabalho, possui como característica principal a idéia de simplificação de um problema através de substituições de seus subproblemas similares a problemas armazenados em uma base de casos e adaptação das soluções destes problemas na busca de uma solução para o problema apresentado. Os resultados obtidos pelo SEBC para os problemas estudados mostram que à medida que tratamos com problemas maiores, a reutilização de soluções de problemas passados pode reduzir substancialmente o tempo necessário para resolver esses problemas, ou detectar que os mesmos não têm solução Abstract: Multiple jobs that should be processed in a manufacturing plant, bank customers waiting to be served by tellers, aircrafts waiting for landing c1earances,and program tasks to be run on a computer have in common the scheduling problem that emerges whenever there is a choice concerning the order in which tasks can be performed and the assignment of tasks to servers for processing. The scheduling problem of computer processes can be automatically solved with a dedicated algorithm. One of the goals is to find a solution whenever one exists in a minimum time. The Case-Based Reasoning methodology (CBR), an approach for knowledge representation and problem solving, makes it possible to reduce processing time to get a solution when the problems become large. This work implements and evaluates a CBR-based algorithm for solving the problem of process scheduling, in critical real time systems with a monoprocessor environment. These processes must respect restrictions of ready time, computation time and deadline, besides precedence relations. The Case-Based Reasoning Real-Time Scheduler system (CBR-RTS), implemented in this work, holds, as main characteristic, the idea of simplification of a problem. This is made by substitutions of parts of the problem, that are in a case base, and adaptation of that problems aiming a solution for the presented problem. The experiments described in this work suggest that the CBR-RTS system can contribute to an expressive reduction in processing times required to schedule complex problems. In the tested examples, our algorithm performed better than the dedicated algorithm for large problems Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio F. Magalhões Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O desenvolvmento de aplicações multimídia é uma atividade complexa devido à variedade, à sofisticação e às particularidades de tais aplicações, especialmente aquelas destinadas a operar em ambientes distribuídos. Neste contexto, foi proposta a arquitetura MSS (Multimedia System Services), com objetivo de prover abstrações sobre características específicas de plataformas, de mídias e de sistemas de transporte oferecendo suporte ao trabalho dos programadores de aplicações multimídia. Este trabalho apresenta um proposta de implementação para o serviço de conexão virtual definido na arquitetura MSS, empregando um ambiente baseado na plataforma de mídias e de sistemas de transporte, oferecendo suporte ao trabalho dos programadoes de aplicações multimídia. Este trabalho apresenta uma proposta de implementação para o serviço de conexão virtual definido na arquitetura MSS, empregando um ambiente baseado na plataforma CORBA (Common Object Request Broker Architecture) como infra-estrutura aos objetos distribuídos. Sua realização envolve o estudo e a interpretação da especificação do MSS, modelagem do sistema e implementação de um protótipo. Destaca-se a importância do emprego de uma arquitetura de serviços no suporte ao desenvolvimento de aplicações multimídia. As conclusões mostram que o MSS é completamente adequado para suporte às características deste tipo de aplicações Abstract: : Multimedia application development is a complex activity due to variety sophistication and particularity of such applications, especially those intended for working on distributed environment. A framework called MMS (Multimedia System Services) has been proposed with the goal of providing abstractions with respect to specific features of platforms, media and transport system to support the multimedia application developer¿s work. This work presents an implementation proposal to the virtual connection service defined in MSS, using a CORBA (Common Object Request Broker Architecture) environment as infrastructure to distributed objects. It encompasses the MSS implementation. This work points out the importance of using a framework to support multimedia application development. Conclusions show that the MSS specification is completely adequated to support the features of this kind of application Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Este trabalho propõe a implementação de um ambiente de auxílio ao desenvolvimento de especificações de sistema que utilizam LOTOS como linguagem. Tal ambiente é formado de um conjunto integrado de ferramentas composto de um editor de texto, um analisador sintático e semântico e um simulador para LOTOS. Diferente de outras implementações descritas na literatura, é proposta a implementação do simulador LOTOS em uma linguagem orientada para objetos utilizando um mapeamento da semântica dos operadores LOTOS para classes C++ Abstract: An environment for system design using LOTOS as specification language is proposed. The environment is composed by an editor, a syntax and semaoticchecker and a simulator all workingin an integrated from. Different from similar works described in the literature, the proposed implementation of the LOTOS simulator is based on an object orieoted language mappmg the semaotic of LOTOS operators to C++ classes Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores : Fernando Antonio Campos Gomide, Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: A atual complexidade dos sistemas de manufatura controlados por computador tomou ineficiente a maioria dos métodos analíticos de análise na prevenção de problemas. Isto tem levado muitas organizações ao caminho da simulação para análise dinâmica destes sistemas antes mesmo de qualquer implementação. A atividade de pesquisa em simulação é motivada principalmente pelo fato de que os estudos para modelagem de um sistema tendem a ser uma atividade de baixa produtividade, consumindo bastante tempo e trabalho. Na maioria dos casos, o computador é utilizado apenas para execução do modelo, ficando a construção, projeto dos experimentos e análise dos resultados a cargo do usuário. Neste presente trabalho, apresenta-se um sistema de modelagem e simulação de sistemas flexíveis de manufatura destinado a usuários com pouca experiência em termos de programação. Suas principais características incluem: sistema integrado de modelagem, simulação e análise; interface gráfica com utilização de menus hierárquicos, ícones e suporte a mouse; sistema de captura de esquemático para definição de layout da célula de manufatura; sistema de parametrização com direção própria; animação gráfica durante a simulação; e ajuda sensível ao contexto. o sistema foi projetado e implementado seguindo-se a filosofia de Programação Orientada por Objetos (também chamada programação por atores). Os elementos constituintes de uma célula de manufatura foram implementados como objetos autônomos que se comunicam através de mensagens. O controle de sequenciamento das operações destes objetos é efetuado por um núcleo de simulação especialmente projetado para esta aplicação. O sistema foi desenvolvido em Turbo Pascal Orientado por Objetos e se destina a microcomputadores compatíveis com ffiM-PC sob ambiente DOS. Foram realizados testes de validação com uma célula de montagem de placas de circuito impresso, caracterizada pela concorrência nas operações de dois robôs. Os resultados demonstraram que o protótipo implementado viabiliza a continuidade do projeto para a obtenção de um sistema com grande potencial em aplicações industriais Abstract: Inside the current complexity of the highly automated, computer-controlled manufacturing systems, even the most careful analytical planning sometimes fails to prevent major blunders. This fact has caused organizations to increasingly turn to simulation for dynamic analysis of these systems prior to any implementation. However, simulation modelling studies tend to be a low productivity work, consuming a great deal of time and effon. Most of the times, the computer is used mainly for execution of the model, while construction, design of experiments and analysis of results are shouldered by the user. These facts are ones of the main motivations of research activities on simulation. In this work, a modelling and simulation software applied to flexible manufacturing systems and specially designed to non-programmer users is described. The software is an integrated modelling, simulation and analysis system with a graphic user-friendly interface. It has a schematic capture editor for cell layout description, animation of simulation performance, statistical analysis, mouse suppon and context sensitive help. The design and implementation of the system were based on the object-oriented paradigm. The elements available for building a manufacturing cell were implemented as autonomous objects which communicate through message passing. Operations sequencing control is performed by a dedicated simulation kemel. The system was written in Object-Oriented Turbo Pascal and runs under DOS on PC-compatible microcomputers. Tests were performed with a printed circuit board assembly application. Results have shown that the implemented prototype can be improved in order to be used as a powerful tool in industrial applications Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio F. Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: As restrições de temporização dos processos num sistema de tempo real crítico (Hard Real Time System - HRTS) é um fator da máxima importância; os problemas de escalonamento geralmente envolvem a garantia da exequibilidade dentro das limitações impostas pelas aplicações e, conforme a relação interprocessos dentro de um sistema, aumenta-se o grau de complexidade do escalonador. Neste trabalho, será realizada uma série de análises sobre os problemas verificados diferentes. Nos escalonadores de HRTS exercitados em seis ambientes representantes de Os duas estudos estão concentrados sobre dois escalonadores categorias diferentes o escalonador estático "Taxa Monotônica" e o escalonador dinâmico "Earliest Deadline"; seus desempenhos são discutidos e questionados de diversas maneiras durante as respectivas apresentações; algumas propostas também serão levantadas visando a melhoria dos algoritmos de escalonamento Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio F. Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Inúmeras aplicações em automação industrial possuem severas restrições de tempo que devem ser observadas para o perfeito funcionamento do sistema. Neste trabalho é apresentado um núcleo de tempo real capaz de satisfazer as restrições de tempo de um conjunto de tarefas, com parâmetros bem determinados, através da utilização de técnicas de escalonamento direcionadas para sistemas "HARD REAL TIME". Como resultado foram obtidos três núcleos, sendo cada um implementado com uma estratégia de escalonamento distinta, aderentes à norma MOS I (Microprocessor Operating Systems Interfaces)da IEEE Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: A teoria de escalonamento representa uma importante área de pesquisa nos sistemas de tempo real crítico. Este trabalho propõe uma ferramenta de software, denominada Sistema de Simulação para Escalonadores (SSE), dedicada ao estudo de algoritmos de escalonamento. O SSE possui dois objetivos principais: (1) - permitir a análise da execução (simulada) de um conjunto de tarefas de uma aplicação de tempo real crítico, diante de um algoritmo de escalonamento escolhido. Para este caso, o SSE fornece ao usuário. através de uma interface amigável. Várias faculdades; (2) - servir de ambiente à implementação de algoritmos deescalonamento. Através de uma interface de software bem definida, esta opção do SSE possibilita ao usuário lmplementar políticas de escalonamento e integrá-Ias ao sistema para estudo posterior. o que toma a ferramenta bastante flexível Abstract: The scheduling theory is an important research field for hard real-time systems. This work presents a software tool, named Sistema de Simulação para Escalonadores - SSE (Simulation System for Schedulers), oriented towards scheduling algor1thms study. The SSE has two main goals: (1) - allows the simulated run-time analyse of a task set of a hard real-time application, using a particular scheduling algor1thm. In this case, the SSE provides to the user many facllities, through a friendly user interface. (2) - provides an environment for scheduling algor1thms implementation. Using a well defined software interface, this SSE's option allows an user to implement new scheduling policies and integrate them to the system for following study, what makes the tool very flexible Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio F. Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Este trabalho apresenta a implementação de um ambiente para programação distribuída de tempo real baseado na troca de mensagens - STER. O ambiente destina-se, fundamentalmente, a aplicações na área de sistemas distribuídos em automação industrial. OSTER proporciona uma abordagem baseada em linguagem para a programação de aplicações distribuídas, diferente de alguns sistemas existentes que proporcionam somente a conexão de sistemas autônomos. A abordagem utilizada reduz a complexidade na construção de aplicações distribuídas proporcionando modularidade, concorrência, comunicação e sincronização, integradas na estrutura de uma única linguagem. As suas principais características traduzem-se em: programação modular; independência dos módulos da aplicação relativamente ao fato da arquitetura alvo ser centralizada ou distribuída; possibilidades de reconfiguração dinâmica e de tolerância a falhas. O STER proporciona um conjunto de ferramentas para a compilação, configuração, depuração e execução de programas em um ambiente distribuído. O desenvolvimento de um programa de aplicação divide-se em duas etapas: a programação dos módulos que implementam as funções do sistema e a configuração da aplicação a partir dos módulos disponíveis. O ambiente consiste basicamente de uma metodologia; de um Núcleo Operacional Distribuído Tempo Real (NOD); e de duas linguagens: a Linguagem de Programação de Módulos (LPM) e a Linguagem de Configuração de Módulos (LCM). A LCM é utilizada para especificar a configuração de componentes de software em estações lógicas, o que proporciona uma descrição de configuração concisa e facilita o reuso dos módulos componentes em configurações diferentes. As aplicações são construídas a partir de uma ou mais estações lógicas interconectadas.A versão implementada permite a execução de aplicações distribuídas em equipamentos compatíveis com o IDM-PC, interligados por rede local. Atualmente, o ambiente suporta apenas configuração estática das aplicações. Uma evolução do trabalho é a extensão do ambiente de forma a suportar a reconfiguração dinâmica e o transporte do STER para estações de trabalho executando sistemas UNIX Abstract: This work presents the implementation of the environment to distributed real time programming based on message passing - STER. The main application area of the environment is Distributed Systems in Industrial Automation. The STER provides a language-based approach to build dístributed applications, unlike of existing systems which merely provi de interconnection of autonomous systems. The approach used reduce the complexity of constructing distributed applications by providing modularity, concurrency, synchronisation and communication facilities integrated into a single language. The characteristics of this environment are: modular programming, applications modules independent of the target hardware architecture (centralized or distributed); possibilities of dynamic reconfiguration and fault-tolerance. The STER provides a set of tools for program compilation, configuration, debugging and execution in a distributed environment. The development of an application program consists of two phases: the programming of modules that implement system functions and the configuration of the application using available modules. This environment integrares a design methodology; a Real Time Distributed Kemel (NOD) and the two languages: the Modules Programming Language (LPM) and the Modules Configuration Language (LCM). The LCM is employed to specify the configuration of software components into logical stations. This provides a concise configuration and facilitates the re-use of modules components in different configurations. Aplications are constructed as sets of one or more interconnected logical stations. The version implemented allows distributed applications running on ffiM-PC compatible equipaments, interconnected via local networks. Currently, the environment suppons only static configuration of the applications. Future steps related to the continuity of this work should include the suppon of dynamic reconfiguration and the transpon of STER' s tools to UNIX operating systems based workstations Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas Resumo: Este trabalho apresenta a implementação do suporte de tempo real de um ambiente orientado ao desenvolvimento de software para aplicações de controle de processos. A construção de um programa de aplicação neste ambiente divide-se em duas etapas: a programação dos módulos que implementam as funções do sistema e a configuração da aplicação a partir dos módulos disponíveis Abstract: This work presents the real time support implementation of an environment oriented to software development for process control applications. An application program construction in this environment is divided into two phases: the programming of modules that implement system functions, and, application configuration using available modules Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Este trabalho propõe um modelo para o desenvolvimento de núcleos de tempo real de forma a configurá-Ios de acordo com as necessidades das aplicações que os utilizam. A configuração do núcleo pode ser feita com o uso de um sistema baseado em tabelas, ou então com um sistema baseado em conhecimento (sistema especialista); ambos são delineados neste trabalho. São discutidos também uma implementação de um núcleo de acordo com o modelo proposto e uma particularização para uma dada aplicação (implementação de protocolos) Abstract: A model for the development of real-time kernels is proposed, in order to make feasible their configuration to meet application needs. This configuration is discussed and two methods are given, one based on information tables and the other based in knowledge-based systems. A prototype implementation is also discuted, as well as the kernel specification to an application (protocol implementation) Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Mauricio Ferreira Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas Resumo: O simulador GMB* faz parte de um ambiente para projeto e programação de aplicações em tempo-real em desenvolvimento no Setor de Automação Industrial do Departamento de Engenharia Elétrica/FEG/UNICAMP. No projeto e na Implementação do simulador GMB* procurou-se enfatisar os aspectos de transportabilidade, estando o mesmo, atualmente, disponível em sistemas operacionais compatíveis com o CP/M e com o MS-DOS. A característica de modularidade foi também privilegiada permitindo a simulação de modelos de grandes dimensões em microcomputadores de oito e dezesseis 'bits'. Para a Interação com o usuário, o simulador dispõe de uma Interface 'homem-máquina' amigável que possibilita uma fácil manipulação do modelo da aplicação. Através da utilização do simulador pode-se validar várias fases de um projeto de aplicação em tempo-real, tendo em vista a dinâmica do modelo e o fluxo de dados do mesmo Abstract: Not informed Mestrado Mestre em Ciências