Networks are hard to configure correctly, and misconfigurations occur frequently, leading to outages or security breaches. Formal verification techniques have been applied to guarantee the correctness of network configurations, thereby improving network reliability. This work addresses verification of distributed network control planes, with two distinct contributions to improve the scalability of formal verification. Our first contribution is a hierarchy of abstractions of varying precision which introduce nondeterminism into the route selection procedure that routers use to select the best available route. We prove the soundness of these abstractions and show their benefits. Our second contribution is a novel SMT encoding which uses symbolic graphs to encode all possible stable routing trees that are compliant with the given network control plane configurations. We have implemented our abstractions and SMT encodings in a prototype tool called ACORN. Our evaluations show that our abstractions can provide significant relative speedups (up to 323x) in performance, and ACORN can scale up to $\approx37,000$ routers (organized in FatTree topologies, with synthesized shortest-path routing and valley-free policies) for verifying reachability. This far exceeds the performance of existing tools for control plane verification.


翻译:网络很难正确配置,错误配置经常发生,导致断流或安全漏洞。正式的核查技术已经用于保证网络配置的正确性,从而提高网络的可靠性。这项工作涉及对分布式网络控制机的核查,有两种不同的贡献来改进正式核查的可缩放性。我们的第一个贡献是不同精度的抽象等级,它将非确定性引入路由者选择最佳可用路线的选择程序。我们证明了这些抽象的正确性,并展示了它们的好处。我们的第二个贡献是新颖的 SMT编码,它使用符号图形来编码符合特定网络控制平面配置的所有可能的稳定路由树。我们已经在称为 ACORN 的原型工具中执行了我们的抽象和SMT编码。我们的评估表明,我们的抽象性能可以提供显著的相对加速(高达323xx), 而 ACORN 能够提升至$\pprox37,000 路由者(以FatTree为组织) 。 我们的第二个贡献是一个新的 SMTM 编码,它使用所有可能的稳定路由符合特定网络控制平面配置的图。我们已经应用的模型和无谷域校准的校正校正校正校正校准工具,从而超越了现有的可实现性。

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