Prof. A.Bobbio
Prof. F.Bergadano
Prof. G.Franceschinis
Prof. P.Giannini
Dott. C.Anglano
Dott. L.Egidi
La crescente importanza dei sistemi distributi nella societa' moderna e la loro utilizzazione in funzioni vitali della vita umana associativa, impone lo studio e la soluzione di un'insieme di problemi di notevole rilevanza che, se non opportunamente affrontati, possono portare a conseguenze indesiderate sia sul piano economico che sul piano della integrità e sicurezza delle informazioni trattate.
La prima area tematica che si intende trattare nell'ambito della
presente ricerca è relativa al dimensionamento e alla correttezza di
funzionamento di sistemi complessi e distribuiti; la seconda area tematica
riguarda in modo più specifico le reti, e la sicurezza della
trasmissione delle informazioni su reti.
Prestazioni di sistemi -
Si intende affrontare lo studio congiunto di affidabilità e prestazioni in sistemi complessi, tolleranti ai guasti e distribuiti. Tale studio comporterà la definizione di una nuova metrica per caratterizzare il comportamento del sistema nel tempo, e lo sviluppo di appropriati linguaggi di descrizione del sistema. Tali esigenze porteranno a due peculiarità nello sviluppo dei modelli: la necessità di affrontare il problema dell'esplosione dello spazio degli stati, e la necessità di ricorrere a distribuzioni non esponenziali.
Le reti di Petri sembrano poter costituire un utile linguaggio grafico per la definizione di modelli aventi le caratteristiche cercate. Tuttavia le usuali definizioni di reti di Petri stocastiche (SPN) assumono implicitamente che le temporizzazioni associate alle transizioni sono di tipo esponenziale. Recentemente sono apparsi in letteratura vari studi tesi a superare questa ipotesi. In particolare, la ricerca proposta si propone di indagare su due possibili estensioni delle (SPN), le reti di Petri con temporizzazioni distribuite con leggi a fasi (PH), Reti di Petri Markoviane rigenerative e reti di Petri continue o fluide. In particolare utilizzando le reti fluidi si propone di modellare meccanismi di manutenzione preventiva di sistemi software complessi.
Uno dei problemi di fondo delle tecniche di analisi basate su reti di Petri stocastiche è la crescita combinatoria della dimensione dello spazio degli stati. Tale problema puo` essere affrontato efficacemente con l'utilizzo di tecniche di aggregazione delle catene di Markov. I sistemi distribuiti e tolleranti ai guasti su cui si concentrano i nostri studi, presentano spesso caratteristiche di simmetria, ovvero la loro struttura è costituita da un certo numero di sottocomponenti simili (un esempio tipico è quello di sistemi con ridondanza): la rappresentazione di tali sistemi attraverso il formalismo delle reti di Petri stocastiche di alto livello (HLSPN) risulta essere piu` compatta e parametrica. Questo tipo di rappresentazione inoltre permette di applicare tecniche automatiche di riduzione dello spazio degli stati. La ricerca in questo campo si concentrerà sull'estensione dei metodi di analisi basati sull'aggregazione, per ottenere riduzioni ancora più rilevanti, che permetteranno lo studio di sistemi piu` complessi.
Un altro aspetto importante della ricerca è la definizione di opportune metodologie per la costruzione dei modelli: tra i vari approcci possibili, ve ne sono due particolarmente interessanti, il primo basato sulla traduzione automatica da altri formalismi più usuali per il progettista del sistema (per esempio i fault tree per lo studio dell'affidabilità), il secondo basato sulla possibilità di costruire i modelli in modo composizionale a partire da librerie di sottomodelli predefiniti, utilizzando linee guida ben precise.
Un altro problema che emerge in questo contesto è relativo all'utilizzo
efficace delle risorse messe a disposizione da un sistema distribuito.
Mediante l'utilizzo delle reti di comunicazione ad alta velocità
comunemente disponibili oggigiorno, è infatti possibile utilizzare
un insieme di risorse geograficamente distribute come un'unico calcolatore
parallelo. La presente ricerca studierà l'applicazione,
al problema dello scheduling coordinato, di tecniche predittive basate
sull'analisi statistica di serie temporali.
Reti e sicurezza -
Le comunicazioni tra calcolatori possono essere attualmente autenticate a diversi livelli (a livello di rete, sopra il livello di trasporto, o a livello applicativo). L'autenticazione può essere realizzata mediante codici di autenticazione di messaggio (MACs) o mediante firme elettroniche. I primi sono più efficienti, mentre le seconde presentano il vantaggio di una pi· semplice distribuzione delle chiavi. In molti contesti applicativi, tuttavia, la grande quantit€ di dati trasmessi e l'alta velocità di trasmissione rendono poco realistica l'introduzione di firma per ogni dato inviato. Nella presente ricerca verranno studiante tecniche simmetriche basate su MAC, nelle quali viene però affrontato in modo innovativo il problema della gestione e della distribuzione delle chiavi.
Inoltre, negli ultimi anni c'è stato un crescente interesse nello sviluppo di strumenti formali per sviluppare codice mobile sicuro. La principale motivazione per questi studi è fornita, naturalmente dalla presenza sempre piu' diffusa di codice mobile sul Web (ad esempio: applets Java) ed inoltre dalla necessità di utilizzare mobilità di codice in aree di applicazione, quali il commercio elettronico, per le quali la sicurezza è un requisito fondamentale. I tipi stanno diventando uno strumento fondamentale nella specifica di proprieta' di codice mobile. La presente ricerca si propone di affrontare questa tematica, ed in particolare di studiare la tecnica nota con il nome di "proof-carrying code". Tale tecnica in fase di produzione del codice mobile (compilazione) aggiunge al codice oggetto una opportuna dimostrazione che tale codice sottostà a certe regole di sicurezza (espresse nella forma di un sistema di tipi). In questo ambito la si sono già ottenuti risultati promettenti nell'ambito del Pi-calcolo che è un calcolo di processi in cui la topologia di interconnessione non è fissata a priori e può cambiare dinamicamente.
La ricerca piú strettamente di base nell'area si sviluppa nell'ambito della complessità e della crittografia. Accanto a studi volti alla piú profonda comprensione delle tecniche correntemente in uso, l'attualissima ricerca sulla computazione quantistica, che minaccia di rendere inutilizzabili tutti i sistemi crittografici su cui si basa la sicurezza, sprona a dedicare parte dei propri sforzi all'analisi di problemi ``non feasible'', come tipicamente la decidibilità di teorie logiche.