Nutzung von Entwurfswerkzeugen über das Internet

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1 Nutzung von Entwurfswerkzeugen über das Internet André Schneider Fraunhofer-Institut für Außenstelle Entwurfsautomatisierung Eero Ivask Technische Universität Tallinn André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

2 Übersicht MOSCITO Idee, Anwendungen, Vorteile Funktionsprinzip und Infrastruktur Kommunikation über Firewalls und Datensicherheit André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

4 Ausgangspunkt: Rechnernetze Die meisten Rechner sind heute vernetzt. Vom lokalen System aus kann man mit Hilfe der bestehenden Infrastruktur auf entfernte Rechner zugreifen rlogin, rsh, rcp, rexec (Berkeley, UCB) 1989 X11 (Palo Alto, Xerox) André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

5 Ausgangspunkt: Lokal verfügbare Software Auf einzelnen Rechnern bzw. in den lokalen Netzwerken sind zahlreiche Stand-alone- Programme installiert. Saber, Matlab, Opal, Ansys, Dymola, AdvancedMS, Spice, Modos, Octave, Scilab, Asterix, Marabu, TSMG, SimulationX, Eldo, TurboTester, EdifImport, VHDL2C, Camad,... André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

6 MOSCITO-Idee: Kopplung und Remote-Nutzung Mit MOSCITO können Standalone-Programme gekoppelt und über Plattformgrenzen hinweg netzwerkweit verfügbar gemacht werden. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

7 MOSCITO-Idee: Kopplung und Remote-Nutzung Vom lokalen Arbeitsplatz (User) aus können remote verfügbare Programme (Agenten) zu Workflows gekoppelt werden. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

8 Anwendungsszenarien für die Nutzung von Entwurfswerkzeugen über Internet Entwerfer MOSCITO Desktop Der Anwender konfiguriert die Entwurfswerkzeuge selbst und steuert interaktiv den Workflow. Lernender MOSCITO Applet Der Anwender nutzt die remote arbeitenden Programme, ohne die Einzelheiten zu kennen. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

9 MOSCITO-Anwendungen: Desktop Lokal ist MOSCITO-Software erforderlich. Anwender kann flexibel auf alle Agenten zugreifen. Anwender stellt alle Eingabedaten bereit. (Netzlisten, Konfigurationsdateien und -parameter) Alle Ergebnisdaten können vor Ort visualisiert und ausgewertet werden. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

10 MOSCITO-Anwendungen: Desktop Lokal ist MOSCITO-Software erforderlich. Anwender kann flexibel auf alle Agenten zugreifen. Browser Scope Anwender stellt alle Eingabedaten bereit. (Netzlisten, Konfigurationsdateien und -parameter) Workflow Alle Ergebnisdaten können vor Ort visualisiert und ausgewertet werden. External Viewer Console André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

11 Demo-Beispiel: Remote-Nutzung von TSMG (Thermischer Simulator und Modellgenerator) Q 4Q2 Q 14 Q 20 Q 17 Q 5 Q 6 Q 1 Q 3 Isotherms die TSMG Position and size of devices (Power dissipation) Chipsize, Headersize Package geometry Finite-Difference Method Sparse-Matrix-Technique Conjugate-Gradient Method Tcl / Tk Thermal Model SPICE Formats MAST HDL-A VHDL-AMS André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

12 Demo-Beispiel: Simulationsgestützte Optimierung Das Ausgangssignal des Rosa-Filters soll in den vorgegebenen Toleranzschlauch passen. R 0 R 1 R 2 R 3 R 4 Saber simuliert zyklisch ein RC-Netzwerk für unterschiedliche R-C- Parameterkombinationen. V AC R a C 1 C 2 C 3 C 4 Dämpfung Die Optimierung erfolgt mit Opal (Sammlung von Optimierungsalgorithmen). 0dB -50dB 1kHz 100kHz Frequenz André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

13 MOSCITO-Anwendungen: Applets André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

14 MOSCITO-Anwendungen: Applets Ein Lerner kann per Browser über ein E-Learning-Portal auf MOSCITO-Agenten zugreifen. FKN André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

15 MOSCITO-Anwendungen: Applets Lokal ist nur ein regulärer Web-Browser (inkl. Java) erforderlich. Erscheinungsbild und Bedienung kann optimal auf Anwender abgestimmt werden. Einsatz für E-Learning und für Demonstrationszwecke André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

16 MOSCITO-Vorteile und Nachteile Vorteile Remote-Nutzung von Entwurfswerkzeugen Plattformunabhängigkeit effiziente Ressourcenauslastung Kopplung von Entwurfswerkzeugen angepasste Nutzerschnittstellen Nachteile Werkzeug muss in MOSCITO integriert werden Kommunikationsoverhead (passendes) Netzwerk muss vorhanden sein André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

18 Aufgaben der Infrastruktur Wie wird ein Werkzeug für andere verfügbar gemacht? Registrierung: MOSCITO Master Server Beschreibung: MOSCITO Agent Descriptor Wie kann ein Anwender ein passendes Werkzeug finden? Anfrage an Master Suche nach einem Service bzw. Auswahl eines Agenten Wie kann ein Werkzeug gestartet werden? Aufruf über Master- und Slave-Server MOSCITO-eigenes Protokoll André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

19 Aufgaben der Infrastruktur Anbieter Anwender Wie wird ein Werkzeug für andere verfügbar gemacht? Registrierung: MOSCITO Master Server Beschreibung: MOSCITO Agent Descriptor Wie kann ein Anwender ein passendes Werkzeug finden? Anfrage an Master Suche nach einem Service bzw. Auswahl eines Agenten Protokoll zwischen beiden Wie kann ein Werkzeug gestartet werden? Aufruf über Master- und Slave-Server MOSCITO-eigenes Protokoll André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

20 Aufgaben der Infrastruktur Bezug zu Web Services SOAP Web Services UDDI WSDL EJB Wie wird ein Werkzeug für andere verfügbar gemacht? WSDL (Web Services Description Language) Wie kann ein Anwender ein passendes Werkzeug finden? UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) Sun ONE.Net Wie kann ein Werkzeug gestartet werden? SOAP (Simple Object Access Protocol) André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

21 Infrastruktur: Master-Server Ein netzwerkweit bekannter Master-Server dient als zentraler Ansprechpartner. Master Users Agents Beim Master-Server werden unter anderem die Nutzer und die Agenten registriert. Beispiel: moscito.eas.iis.fhg.de:11001 André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

22 Infrastruktur: Master-Server Ein netzwerkweit bekannter Master-Server dient als zentraler Ansprechpartner. Master Users Agents Beim Master-Server werden unter anderem die Nutzer und die Agenten registriert. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

23 Infrastruktur: Master-Server Ein netzwerkweit bekannter Master-Server dient als zentraler Ansprechpartner. Master Users Agents Beim Master-Server werden unter anderem die Nutzer und die Agenten registriert. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

24 Infrastruktur: Master-Server Ein Nutzer wird bei Aufruf des Clientprogramms (Desktop) beim Master-Server registriert. Master Users Agents Danach wird der Nutzer fortlaufend über registrierte Agenten und angemeldete Nutzer informiert. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

27 Konfiguration des Workflows und der Agenten Mit Hilfe des MOSCITO Desktops erfolgt die Auswahl des Workflows und der Agenten. Master Users Agents André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

28 Start der Agenten und Initialisierung des Workflows Der Master-Server nimmt die Liste der zu startenden Agenten entgegen und veranlasst über die Slave-Server den Aufruf. Master Users Agents André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

29 Start der Agenten und Initialisierung des Workflows Das lokale Desktop-Programm kann nun die Verbindungen zu den gestarteten Agenten aufnehmen... Master Users Agents André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

30 Start der Agenten und Initialisierung des Workflows... und die Verbindung der Agenten untereinander entsprechend der Workflowstruktur vornehmen. Master Users Agents André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

31 Datenübertragung Die Infrastruktur kann beliebige Daten (ASCII-/Binärdateien, Zahlen, Zeichenketten, Bilder, Objekte) übertragen. Die Daten werden als Objekte in Datagramme (Container) gepackt.?? André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

32 Datenübertragung mit Hilfe von Containerobjekten MoscitoDatagram MoscitoDatagram datagram = new MoscitoDatagram(); datagram.putdata("netlist", netlist); datagram.putdata("x0", new Double(12.5)); socket.write(datagram); "Netlist" rosafilter.cir Serialisierung Datenübertragung Deserialisierung "x0" : 12.5 : datagram = socket.read(); netlist = (MoscitoFile) datagram.getdata("netlist"); x0 = (Double) datagram.getdata("x0"); André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

33 Kapselung von Werkzeugen Werkzeuge müssen mit Hilfe einer Java-Wrapper-Klasse gekapselt werden. In der Regel wird das Werkzeug im Batch- Betrieb verwendet. Es erfolgt kein GUI-Export zum Anwender.? André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

34 Kapselung von Werkzeugen MoscitoAgent MOSCITO Agent (Vorgänger) Der Agent übernimmt empfängt die Eingabedaten und leitet diese in aufbereiteter Form an das eingebettete Werkzeug weiter. Die Ergebnisdaten werden vom Agenten entgegengenommen, verpackt (Datagramm) und anschließend weitergeschickt. Steuerinformationen vom Front- End-Programm MOSCITO Agent Datei(en) Datei(en) Konvertierung Eingabe Ergebnis MOSCITO Agent (Nachfolger) Deserialisierung Serialisierung André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

36 Probleme: Firewalls und Datensicherheit Firewall Übertragung von Entwurfsdaten über Internet André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

37 Lösungsansätze für das Firewall-Problem alle Ports öffnen Firewall André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

38 Lösungsansätze für das Firewall-Problem alle Ports öffnen Firewall einen Port öffnen und Proxy verwenden Proxy proxy-host:5001 André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

39 Lösungsansätze für das Firewall-Problem alle Ports öffnen Firewall HTTP-Server einen Port öffnen und Proxy verwenden HTTP-Tunnelung über Web-Server André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

40 Lösungsansätze für das Firewall-Problem alle Ports öffnen Firewall VPN einen Port öffnen und Proxy verwenden HTTP-Tunnelung über Web-Server VPN-Tunnel (Virtual Private Network) André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

41 Lösungsansätze für das Firewall-Problem alle Ports öffnen Public LAN einen Port öffnen und Proxy verwenden HTTP-Tunnelung über Web-Server VPN-Tunnel (Virtual Private Network) Firewall Server mit Agenten ins Public-LAN stellen André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

42 Lösungsansätze für das Firewall-Problem alle Ports öffnen Firewall einen Port öffnen und Proxy verwenden HTTP-Tunnelung über Web-Server VPN-Tunnel (Virtual Private Network) Server mit Agenten ins Public-LAN stellen Verbindungsaufbau von Innen nach Außen André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

43 Realisierte Lösung für das Firewall-Problem Public LAN alle Ports öffnen Firewall Proxy proxy-host:5001 einen Port öffnen und Proxy verwenden HTTP-Tunnelung über Web-Server VPN-Tunnel (Virtual Private Network) Server mit Agenten ins Public-LAN stellen Verbindungsaufbau von Innen nach Außen Zugriffsbeschränkungen für Hosts, Domänen André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

44 Verschlüsselte Übertragung von Daten MOSCITO kann bei Bedarf alle übertragenen Daten verschlüsseln. Übertragung von Entwurfsdaten über Internet Es wird zwischen dem Master Key und einem dynamischen Session Key unterschieden. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

45 Verwendung von Master Key und Session Key Master Key Master Users Agents Session Key André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

47 Zusammenfassung MOSCITO hat sich von einem Internet-basierten Simulations- Optimierungs-System zu einer Integrationsplattform entwickelt. Firewall Die implementierten Funktionen bieten vielfältige Möglichkeiten für unterschiedliche Anwendungsgebiete. (z.b. Simulatorkopplung, kooperatives Arbeiten im Internet, E- Learning, Web-Demos,...) Proxy proxy-host:5001 MOSCITO berücksichtigt die durch Firewalls eingeschränkten Kommunikationsmöglichkeiten und bietet sichere Lösungsansätze. Die Daten werden bei der Internet-Übertragung durch Verschlüsselung geschützt. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

48 Wie geht es weiter? Es werden Online- Simulationen in WBTs (Webbased Trainings) integriert. Stichwort: e-learning Künftig soll MOSCITO kooperatives Arbeiten zwischen den Entwerfern unterstützen. Stichwort: Collaborative Design André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai

49 Vielen Dank fürs Zuhören. André Schneider Dresdner Tagung Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs, Dresden, Mai