実行ファイルにおけるバイナリ差分 アルゴリズム/cybozulabs-youth10-minoji

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1. 実行ファイルにおけるバイナリ差分 アルゴリズム サイボウズラボユース成果報告会 10期 美濃地 正貴 (hiromi_mi) 2021年3月30日
2. 自己紹介 • 美濃地 正貴 (みのじ まさたか) – Twitter: @_hiromi_mi – https://hiromi-mi.github.io/ • 2020年8月から活動 – メンター: 光成さん – 今後も継続予定です。現状報告をし ます
3. テーマ • 各種バイナリ差分アルゴリズムの調査や実装 – Levenshtein 距離 にもとづく動的計画法 – bsdiff – Chromium Courgette • 現状: – Levenshtein距離とBsdiff アルゴリズムを再実装 – Courgette の実装解読および再実装をしている
4. 動機 • ソフトウエア更新におけるデータ通信量削減 – 無尽蔵にデータが使えない環境がまだまだある – 日本でナローバンド回線は 企業13% 家庭7% [1] – 4G などの従量課金通信 • 多くのパッケージマネージャはソフトウエア更 新時に更新版のバイナリファイルを全て転送し ている – 旧版と新版の差分を転送すると小さくならないか？
5. パッチファイルの基本構造 • 以下の操作の繰り返しでパッチファイルを構成 • ADD n [文字列] : 各文字ごとに new = old + [文字] • INSERT n [文字列] : 新ファイルのnバイト目に [文 字列] を加える • DELETE n m : 新ファイルのnバイト目以降 m 文 字を削除 旧: ABCDEF GHIJKLFUGA 新: XBCDEF GXXXKL ADD 1 [アスキーコード23];INSERT 8 XXX;DELETE 13 4;
6. bsdiff • バイナリ差分の特性: ソースコードの変更部分と無関係な部分も変化 – 1命令付け加わるとそのあとの命令で指すアドレスは変化 • 各操作の適用領域を工夫して容量を削減 – 操作の個数は減らせるとよい. 0の連続はbzip2 により圧縮される – (一致したバイト数)^2 - (全体のバイト数) を最大化 • 再実装 – https://github.com/hiromi-mi/deltaup-prototype 旧: HhogefugahogeE 新: XhogefugahogeX ADD 1 [‘X’-’H’, 0, …,0, ‘X’-’E’] → ほとんど0
7. Courgette • 高効率のバイナリ差分を生成するアルゴリズムとその実 装 – 実行ファイルや命令の構造に依存 • Windows, Linux 向けの Google Chrome の更新に利用 • Chromium に密結合。一般のプログラムには使いにくい – 使いやすくしたい • Developer Channel 190.1 → 190.4 の更新の差分ファイ ルのバイト数 [2]:
8. Courgette によるパッチ生成 • 1. 旧バイナリと新バイナリを逆アセンブル – バイナリ中の命令の call, jmp, mov, je などの命令のアドレス情報 を取り出す – 元々のアドレス情報はプレースホルダーで置換 • 2. 旧新バイナリ間でのアドレス情報の対応付けを構成 – 旧と新の間でアドレス参照先のパターンが似ているものを Shingle を用いて検出 • 3. 出力 – プレースホルダーで置き換えられた新旧をbsdiff して出力 – 対応関係を出力
9. まとめと今後について • 実行バイナリファイルの差分アルゴリズムを理解しつ つ再実装 • 今後の課題 – Courgette の再実装 – Courgette のアルゴリズムを使いやすくしたい • 光成さんやサイボウズラボの方々に感謝します
10. References • [1] 総務省 2019年度 通信利用動向調査 – https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/ 01tsushin02_02000148.html • [2] Software Updates: Courgette – http://dev.chromium.org/developers/design- documents/software-updates-courgette