Simonsen, Kent Inge

Alt elektronisk kommunikation bygger på kommunikasjonsprotokoller. Det er derfor viktigt at protokoller er korrekte og at implementationer af protokoller er pålidelige. Farvede Petri Nets (CPNs) har været bredt anvendt til modellering, analyse og verifikation af kommunikationsprotokoller, men der eksisterer relativt begrænsede forskningsresultater for at transformere CPN modeller til protokol implementationer. Målet med denne afhandling er at gøre det muligt automatisk at generere høj-kvalitets imlementationer af kommunikationsprotokoller baseret på CPN modeller.I denne afhandling utvikles en metode for at generere implementationer af protokoller baseret på en underklasse av CPN modeller kaldet Pragmatic-Annoterede CPN (PA-CPN) modeller. PA-CPN modeller giver struktur til protokolmodeller og tillader modellerne at blive annoteret med kodegenereringspragmatikker. Pragmatikkerne bliver brukt til at identificere og utføre kodegenereringsskabeloner. Skabelonerne inndeholder den information som skal til for at transformere en model til en komplet kørende implementation for en given platform. Tilgangen til kode generering koblet med PA-CPN modeller udgør en fleksibel måde at generere kode for kommunikationsprotokoller. Kodegenereringsmetoden er implementeret i en prototype værktøj kaldet PetriCode. Vi opstiller flere kriterier for tilgangen til kodegenerering. Den skal være skalerbar for at den kan brukes til at generere kode for protokoller af industriel størrelse. Modellerne skal være verificerbare og det skal være muligt at utføre verifikationen på modellerne effektivt. Tilgangen og de modeller som anvendes til kodegenerering skal være platform uafhængige hvilket betyder at det skal være muligt at gererere kode for et bred spektrum af platforme baseret på den samme model. Den genererede kode skal være integrerbar så den kan bruges af trejdeparts biblioteker og koden skal let kunne brukes af tredjeparts kode. Endelig skal den genererede kode være læsbar af utviklere med ekspertise på de platforme som der genereres kode til.I afhandlingen viser vi hvordan vores tilgang til kode generering kan generere kode for et bredt spektrum af platforme uden at ændre i den PA-CPN model som beskriver protokol designet. Vi viser at den genererede kode er læsbar og at den let kan integreres i trejdeparts software. Vi viser også at vores tilgang skalerer til protokoller af industriel størrelse ved at anvende den til at generere kode for WebSocket protokollen. WebSocket protokollen giver en beskedorienteret tovejskanal som kan bruges av web-applikationer. Dette tillader web-applikationer at kommunikere med en server mere effektivt end ved at bruge det traditionelle request-respons mønster for applikationer som eksempelvis spil og klient-tunge web applikationer. Vi afslutter evalueringen af kriterier for metoden ved at bruge PA-CPN modellen af WebSocket protokollen til at demonstrere at vi kan verificere komplekse protokoller.All electronic communication relies on communication protocols. It is therefore very important that protocols are correct and that protocol implementations are reliable. Coloured Petri Nets (CPNs) have been widely used to model, analyse and verify communication protocols. However, relatively limited work has been done on transforming CPN model to protocol implementations. The goal of the thesis is to be able to automatically generate high-quality implementations of communication protocols based on CPN models.In this thesis, we develop a methodology for generating implementations of protocols using a sub-class of CPNs, called Pragmatics Annotated CPNs (PACPNs). PA-CPNs give structure to the protocol models and allows the models to be annotated with code generation pragmatics. These pragmatics are used by our code generation approach to identify and execute the appropriate code generation templates. The templates hold the information needed to transform the model to a fully working protocol implementation for a target platform. The code generation approach coupled with PA-CPNs provide a flexible way to perform code generation for communication protocols. The code generation approach has been implemented in a prototype tool called PetriCode. We defined several criteria for our code generation approach, the approach should be scalable so that is can be used to generate code for industrial sized protocols. The models should be verifiable and it should be possible to perform efficient verification on the models. The approach and the models that are employed for code generation should be platform independent in the sense that it should be possible to generate code for a wide range of platforms based on the same model. The generated code should be integrable meaning that it should be able to use different third party libraries and the code should be easily usable by third party code. Finally, the code should be readable by developers with expertise on the considered platforms.In this thesis, we show that our code generation approach is able to generate code for a wide range of platforms without altering the PA-CPN model that describe the protocol design. The generated code is also shown to be readable and we demonstrate that a generated implementation can be easily integrated with third party software. We also show that our approach scales to industrial sized protocols by applying our approach to generate code for theWebSocket protocol. The WebSocket protocol creates a message-based two-way channel that can be used by web applications. This allows web applications to communicate with the server much more efficiently than using the traditional request-response pattern for certain application types such as games and rich web applications. Finally, we conclude the evaluation of the criteria of our approach by using the WebSocket PA-CPN model to show that we are able to verify fairly large protocols.<br/

Online Research Database In Technology

Code Generation from Pragmatics Annotated Coloured Petri Nets

http://orbit.dtu.dk/ws/files/104238753/phd345_Simonsen_KIF.pdf

Code Generation from Pragmatics Annotated Coloured Petri Nets

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology