(Pro-)Seminar Softwaresystemtechnik (SST)€¦ · NDT iperf dummynet syslog snort trat bro arpwatch...

© author(s) of these slides 2014 including research results of the research network ES and TU Darmstadt otherwise as specified at the respective slide

Johannes Bürdek

[email protected]

Tel.+49 6151 16 76089

16.04.2015

ES Real-Time Systems Lab

Prof. Dr. rer. nat. Andy Schürr

Dept. of Electrical Engineering and Information Technology

Dept. of Computer Science (adjunct Professor)

www.es.tu-darmstadt.de

(Pro-)Seminar

Softwaresystemtechnik (SST)

“Model-Based Adaptive Systems Engineering”

(SS 15, Proseminar 2 CP | Seminar 4 CP)

Einführungsveranstaltung

ES – Real-Time Systems Lab2 | 4/16/2015 | (Pro-)Seminar Softwaresystemtechnik (SST) – Einführungsveranstaltung

Herzlich Willkommen!

Als Proseminar (mit reduzierten Ansprüchen, 2 CP):

• B.Sc. ETiT (5. Sem.)

Als Seminar (4 CP):

• B.Sc. (5. Sem.) und M.Sc. Informatik (2. Sem.)

• Dipl. Informatik

• B.Sc. Informationssystemtechnik (5. Sem.)

• Dipl. ETiT (DT, Hauptstudium)

• entsprechende Wirtschaftsstudiengänge

• Sonstige passende Fachrichtung


Was wir von den Teilnehmern erwarten…

• Interesse am Thema + Motivation

• Wille zur Zusammenarbeit mit

Betreuer

Kommilitonen bei einer Gruppenarbeit

• Wissenschaftliches Vorgehen (unter Anleitung)

• Fristgerechte Abgabe der geforderten Arbeiten

• Teilnahme an allen Pflichtveranstaltung

ACHTUNG: Das Seminar ist inhaltlich und vom Umfang her anspruchsvoll!

Wir geben uns Mühe bei der Betreuung, und erwarten im

Gegenzug von allen Teilnehmern ebenfalls vollen Einsatz!!!


Ziele

• Grundfertigkeiten zur Erstellung einer wissenschaftlichen Arbeit

Selbständiges Erarbeiten eines Themengebietes (unter Anleitung)

Literaturrecherche

finden, lesen, verstehen, bewerten

Wissenschaftliches Schreiben

Gliedern, Zitieren, Formulieren

• Mitwirken am Reviewprozess

Verwendbares Feedback zu fremden Arbeiten geben

Gegenseitige Unterstützung, Schwachstellen identifizieren

• Präsentation

Aufbereiten, bewerten der Ergebnisse

Vorstellen der Ergebnisse

Techniken, Stil, Zeiteinteilung, Reden vor der Gruppe


Organisatorisches

• Heute Themenvorstellung und Auswahl

Themenvergabe durch uns

• Während des Semesters Erstellen einer Ausarbeitung

(Auf-)Schreiben von (Zwischen-) Ergebnissen

Vortrag vorbereiten

Regelmäßige Absprachen mit Betreuer!

Individuelle Absprachen

Fortschritt, Fragen, Feedback, Tipps

• Am Ende des Semesters (13. Juli 2015)

Vortrag im Blockseminar Präsentation + Ausarbeitung liegen bereits vor


Plagiatshinweis – „Abschreiben“ verboten!

• Wir messen der Einhaltung der Grundregeln der wissenschaftlichen

Ethik großen Wert bei.

• Mit der Abgabe einer Lösung (Hausaufgabe, Programmierprojekt,

Diplomarbeit, etc. ) bestätigen Sie, dass (Sie/Ihre Gruppe) (der alleinige

Autor/die alleinigen Autoren) des gesamten Materials sind. Falls Ihnen

die Verwendung von Fremdmaterial gestattet war, so müssen Sie

dessen Quellen deutlich zitiert haben.

• Weiterführende Informationen unter http://www.es.tu-

darmstadt.de/lehre/plagiat/

http://www.es.tu-darmstadt.de/lehre/plagiat/


Wichtige Links zur Veranstaltung

• Mailingliste

Jeder Teilnehmer bitte Eintragen

Verwenden für Fragen, Diskussionen, …

http://liste.es.e-technik.tu-darmstadt.de/mailman/listinfo/sst

• Seminarrichtlinien

http://www.es.tu-darmstadt.de/fileadmin/download/lehre/Seminarrichtlinien.pdf

• Plagiatshinweise

http://www.es.tu-darmstadt.de/lehre/plagiat/

http://liste.es.e-technik.tu-darmstadt.de/mailman/listinfo/ssthttp://www.es.tu-darmstadt.de/fileadmin/download/lehre/Seminarrichtlinien.pdfhttp://www.es.tu-darmstadt.de/lehre/plagiat/


Übersicht Review-Prozess


Motivation

Adaptive Systeme

müssen sich an wechselnde Anforderungen anpassen

Benutzerbedürfnisse

Schwankende Verfügbarkeit von Ressourcen

…

müssen flexibel genug modelliert werden, um sich an

aktuelle Nutzerbedürfnisse und

Umgebungseinflüsse anpassen zu können.

Hierfür bedarf es spezieller Techniken und

Verfahren.


Zeitplan

16.04.2015 Erster Termin

11.05.2015 Gliederung der Ausarbeitung

08.06.2015 Erste Fassung der Ausarbeitung für Reviews

15.06.2015 Abgabe der Reviews

29.06.2015 Endfassung der Ausarbeitung

06.07.2015 Endfassung der Vortragsfolien

15.07.2015 Abschlussvortrag


MAKI Travel Award


MAKI Female Student Travel Award 2015

1. & 2. Platz:

Teilnahme an der Grace Hopper Celebration

• Reise für 1. Woche nach Houston (Texas)

• Lerne internationale IT-Größen kennen

• Erweitere deinen Horizont

http://gracehopper.org/



3. & 4. Platz:

Teilnahme an der Informatica Feminale oder Ingenieurinnen-Sommeruni

• Reise für 1. Woche nach Bremen

• Arbeite mit internationalen Größen

• Entwickle dich fachlich weiter

https://www.ingenieurinnen-sommeruni.de/https://www.informatica-feminale.de/



Vergabekriterien:

• Motivationsschreiben

• Lebenslauf

• Fachliche Vertiefung die zu MAKI passt

• Studienleistung (Leistungsspiegel)

Weitere Details unter:

http://www.es.tu-darmstadt.de/start/aktuelles-detailseite/single-news//maki-

female-student-travel-award/

Bewerbungsfrist: 27. April 2015Bewerbung an: Prof. Andy Schürr ([email protected])

http://www.es.tu-darmstadt.de/start/aktuelles-detailseite/single-news/maki-female-student-travel-award/


Themenübersicht

Thema PS

Modelltransformation und -synchronisation mit Echo

Modelltransformation und -synchronisation mit JTL

Variabilitätsmodellierung mechatronischer Systeme mit MechatronicUML X

Feature and Meta-Models in Clafer: Mixed, Specialized, and Coupled

String Constraint Solving and Solver

Specification Approaches to Object-Oriented Java Refactoring Operations

Testen von adaptiven Systemen X

RETE-Netzwerke und verteiltes Graph Pattern Matching

Modeling the Internet - Model-based analysis of Internet protocols X

X = auch als Proseminar verfügbar


Themenvorstellungen


Modelltransformation mit JTL

A landscape of bidirectional model transformations(P. Stevens)

JTL: a bidirectional and change propagating transformation language(A. Cicchetti, D. Di Ruscio, R. Eramo and A. Pierantonio)

http://jtl.di.univaq.it/

http://jtl.di.univaq.it/


Modelltransformation mit Echo

Vergleich von QVT-Implementierungen (Diplomarbeit)

Model Repair and Trasformation with Echo(Nuno Macedo, Tiago Guimaraes, and Alcino Cunha)

http://haslab.github.io/echo/

http://haslab.github.io/echo/


Model-driven development with

MechatronicUML

A

B

Schäfer, Wilhelm, and Heike Wehrheim. "Model-driven development

with Mechatronic UML." in Graph transformations and model-driven

engineering, 2010. 533-554.

Heinzemann, Christian, and Steffen Becker. "Executing

reconfigurations in hierarchical component architectures." CBSE,

2013.

Geplanter Ablauf

1. Paper oder lesen (Umfang kann nach Absprache individuell angepasst werden)

2. Paper diskutieren und offene Fragen klären

3. Interessante Fragestellungen aus Paper ggf. zusätzlich recherchieren

4. Dokumentation der Ergebnisse

5. Review-Prozess

A B

ComponentModel

Real-timeStatechart

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://images.clipartpanda.com/document-clipart-plain_document_icon_0515-1007-3002-0444_SMU.jpg&imgrefurl=http://www.clipartpanda.com/categories/document-20clipart&h=300&w=230&tbnid=S_eCWxzlanC-OM:&zoom=1&docid=PMWt6VdQJ67g0M&ei=aNsqVYrbI831ap-VgIgM&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1173&page=1&start=0&ndsp=14&ved=0CDYQrQMwAAhttp://www.google.de/imgres?imgurl=http://images.clipartpanda.com/document-clipart-plain_document_icon_0515-1007-3002-0444_SMU.jpg&imgrefurl=http://www.clipartpanda.com/categories/document-20clipart&h=300&w=230&tbnid=S_eCWxzlanC-OM:&zoom=1&docid=PMWt6VdQJ67g0M&ei=aNsqVYrbI831ap-VgIgM&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1173&page=1&start=0&ndsp=14&ved=0CDYQrQMwAA


Feature and Meta-Models in Clafer: Mixed,

Specialized, and Coupled

Bąk, Kacper, et al. "Clafer: unifying class and feature modeling." Software

& Systems Modeling (2013): 1-35.

Geplanter Ablauf

1. Paper lesen (Umfang kann nach Absprache individuell angepasst werden)

2. Paper diskutieren und offene Fragen klären

3. Interessante Fragestellungen aus Paper ggf. zusätzlich recherchieren

4. Dokumentation der Ergebnisse

5. Review-Prozess

Beispielkonfigurationeneines Telematiksystems

Telematik Produktlinie

Komponentenmodell

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://images.clipartpanda.com/document-clipart-plain_document_icon_0515-1007-3002-0444_SMU.jpg&imgrefurl=http://www.clipartpanda.com/categories/document-20clipart&h=300&w=230&tbnid=S_eCWxzlanC-OM:&zoom=1&docid=PMWt6VdQJ67g0M&ei=aNsqVYrbI831ap-VgIgM&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1173&page=1&start=0&ndsp=14&ved=0CDYQrQMwAAhttp://www.google.de/imgres?imgurl=http://images.clipartpanda.com/document-clipart-plain_document_icon_0515-1007-3002-0444_SMU.jpg&imgrefurl=http://www.clipartpanda.com/categories/document-20clipart&h=300&w=230&tbnid=S_eCWxzlanC-OM:&zoom=1&docid=PMWt6VdQJ67g0M&ei=aNsqVYrbI831ap-VgIgM&tbm=isch&iact=rc&uact=3&dur=1173&page=1&start=0&ndsp=14&ved=0CDYQrQMwAA


Solver

(𝑎 ∨ 𝑏) ∧ ( 𝑎 ∨ 𝑐) ∧ (𝑖 + 𝑛 < 𝑧)

𝑖 + 𝑛 < 𝑧

Satisfiability Modulo Theories (SMT)

(𝑎 ∨ 𝑏) ∧ ( 𝑎 ∨ 𝑐)

SAT-Solver

Linear-Algebra Solver

SMT-Solver

Constraints

SolutionXOR

UnSat

SMT-Solver+

SAT-Solver=

Theory-Solver

SAT-Solver

Theory Solver

SMT-Solver


Find execution trace to test a property

Satisfiability Modulo Theories (SMT)

Compute new valid system configuration

Adaptive Systems / Planning

Test Case Generation

Workhorse for many Tasks in Software Engeneering

…

What kinds of theories are currently supported by SMT solvers

What kinds of theories are supported for String manipulation

SMT vs. Theories

Task


Refactorings

• The standard catalogue for object-oriented refactoring operations

• Provides only informal specifications

• In the book: only an intuitive description of the context and purpose of the listed refactoring

operations


Another Look at Specifying Refactorings

Pre-conditon

„Whenever you see this pattern in your program, there is a possibility to

perform this refactoring operation”

Post-conditon

„After having the refactoring performed, the refactored part should

look like this”

Towards a formal specification of refactorings?(important for automatization, recognizing refactoring

conflicts, ...)


Where to start (Literature)

Quinten David Soetens: Formalizing Refactorings Implemented in Eclipse.

Master-Thesis, University of Antwerp, 2009.

Max Schäfer, Oege de Moor: Specifying and Implementing Refactorings.

OOPSLA 2010.

• A good, understandable introduction to the field of formalizing refactorings

• Analyzes the refactorings implemented in Eclipse

• Next step: critique of the pre-/post-condition approach

• Also takes the Eclipse refactorings into account and brakes them into „micro-refactorings”


Testen von adaptiven Systemen

- Adaptive Systeme müssen getestet werden

- Speziell die Rekonfiguration dieser Systeme

- Wie teste ich Systeme im Allgemeinen?

- Wie beschreibe ich die Rekonfigurierbarkeit adaptiver Systeme?

- Was sind die Herausforderungen beim Testen von

Rekonfigurierbarkeit?

- Wie teste ich Rekonfigurierbarkeit?

- Wie stelle ich sicher, dass die Rekonfigurierbarkeit hinreichend getestet

wurde?

SOAS

MAPE-K

Data Integrity

Structural Changes

MAPE-T

Corridor EnforcingInfrastructure

KAOS


Literatur + Kontakt

- Testing the Reconfiguration of Adaptive Systems (Kai Nehring, Peter

Liggesmeyer)

- Towards Run-Time Adaptation of Test Cases for Self-Adaptive Systems

in the Face of Uncertainty (Erik M. Fredericks, Byron DeVries, Betty H.

C. Cheng)

- Towards Testing Self-organizing, Adaptive Systems (Benedikt

Eberhardinger, Hella Seebach, Alexander Knapp, and Wolfgang Reif)

- Towards Run-Time Testing of Dynamic Adaptive Systems (Erik M.

Fredericks, Andres J. Ramirez, and Betty H. C. Cheng)

- …

Kontakt: Johannes Bürdek

[email protected]

mailto:[email protected]


MODELING THE INTERNET


Das Internet – ein einziger Hack? [Rexford 10]

BGP

ARPHTTP

DNS

PPP

OSPF

DHCP

TCP

UDP

SMTP

FTP

SSH

MAC

IPRIP

NAT

CIDR

VLANVTP

NNTP

POP

IMAP

REDECN

SACK

TFTP

TLS

SIPIPX

STUN

RTP

RTSP

RTCP

PIM

IGMPICMP

MPLS

LDP

HIP

LISP

LLDP

BFD

Protokolle

Router

Switch

FirewallNAT

Loadbalancer

DHCPserver

DNSserver

Bridge

Hub

Repeater

Basestation

Proxy

WANaccelerator

GatewayIntrusionDetectionSystem

Packetshaper

RouteReflector

LabelSwitched

RouterScrubber

Packetsniffer

DeepPacket

Inspection

Komponenten

traceroute nslookup

ping

ipconfig

rancid

whois

tcpdump

wiresharkNDT

iperf

dummynet

syslog

tratsnort

bro

arpwatch

mrtg

nmap

ntop

dig

wget

net-snmp

Tools

“Networking is all details and no principles.” [Anon.]

Beispiel Session Initiation Protocol (SIP):• 268 Seiten Basisdoku

• ≫ 1000 Seiten Details, Bugfixes, …Und das alles großteils in Englisch!!!

“We believe in rough consensus and running code” [Tao of IETF]


Modeling the Internet

Idee:

“Leichtgewichtige Modellierung” von

Netzwerkprotokollen [Zave 10] mittels

Alloy [Jackson 12]

Vollautomatische Aufdeckung von

Spezifikationsfehlern durch Model

Checker (“Push-the-Button”-Ansatz)

Wesentliche Aufgabenpakete:

1. Einlesen in Alloy (z.B. [Jackson 12])

2. Anwendung von Alloy am Beispiel

von Chord nachvollziehen

([Zave 10])

3. Ergebnisse von [Zave 10] tw.

reproduzieren

fact JoinEvent {

all j: Join, n: j.node, t: j.pre

| NonMember[n,t]

&& (some m: Node | Member[m,t]

&& Between[m,n,m.succ.t]

&& Member[m.succ.t,t]

&& n.succ.(j.post) = m.succ.t

)

&& no n.prdc.(j.post) }

Seminar


Modeling the Internet – Zusammenfassung

Betreuer:

Roland Kluge

[email protected], Raum 301a

Mögliche Seminarform:

Proseminar und Seminar

Referenzen:

[Rexford 10] Jennifer Rexford, Notes for a course on Advanced

Computer Networks, Princeton University, 2010.

[Jackson 12] Jackson, Daniel. Software Abstractions: logic, language,

and analysis. MIT press, 2012.

[Zave 10] Pamela Zave, Lightweight modeling of network protocols in

Alloy, 2010.

16. April 2015 | Real-Time Systems Lab | Prof. Dr. Andy Schürr | Roland Kluge| 31


RETE NETWORKS FOR

INCREMENTAL AND

DISTRIBUTED MODEL QUERYING


Incremental and Distributed Model Querying

Graphmuster

(Netzwerk-)Graph

DB Shard 2DB Shard 1

DB Shard 3 DB Shard 4

Ziel 1: Alle Vorkommen des Musters im Graphen finden.

Ziel 2: Effiziente Updates des Graphen unterstützen.


RETE Networks for Pattern Matching

Pro

pagation

Knoten einfügen + löschen

Kanten einfügen + löschen

Matches fürPattern 1

Matches fürPattern 2

Pattern 1 Pattern 2


Distributed Graph Transformation –

Zusammenfassung

Betreuer:

Roland Kluge

[email protected], Raum 301a

Mögliche Seminarform:

Seminar

Mögliche Referenzen:

G. Szárnyas, B. Izsó, I. Ráth, D. Harmath, G. Bergmann, and D. Varró. “IncQuery-D: A

distributed incremental model query framework in the cloud,” in: Model-Driven

Engineering Languages and Systems, 2014, pp. 653-669.

G. Varró, F. Deckwerth. “A RETE network construction algorithm for incremental pattern

matching,” in Theory and Practice of Model Transformations, 2013, pp. 125-140.

C. Forgy. Rete: “A fast algorithm for the many pattern/many object pattern matching problem,”

in: Artificial Intelligence 19, 1982, pp. 17-37.


Themenauswahl(jetzt geht’s los)


Wie geht es weiter…!?

E-Mail an [email protected] mit

• eurem Erst-, Zweit- und Drittwunsch und

• eventuellem Partner (bei Bearbeitung zu zweit)

Unsere Aufgaben

Wir verteilen die Themen schnellstmöglich auf die Interessenten

Geben das Ergebnis bekannt ( Homepage, E-Mail)

Bereiten alles vor, damit anschließend die Bearbeitung unmittelbar starten

kann

Eure Aufgaben

Warten auf Ergebnisse der Zuteilung

Anschließend meldet ihr euch bitte unmittelbar beim Betreuer

Termin für ein erstes, persönliches Treffen

Anschließend: Start Einarbeitung Zeitplan beachten

mailto:[email protected]


Noch Fragen?

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