Manual de Referencia: kane

Kane — Simulador y Depurador Visual de I/O de Bajo Nivel y Perfiles Seccomp¶

1. Propósito y Filosofía Pedagógica¶

La herramienta kane forma parte del ecosistema oficial de software de la cátedra. Su diseño sigue principios pedagógicos rigurosos:

1. Evidencia Técnica Directa: Todo diagnóstico se fundamenta en la norma ISO C (C11/C23), en el modelo de memoria del sistema o en convenciones arquitectónicas formales.

2. Acción Correctiva Concreta: Cada advertencia incluye la prescripción técnica inmediata para resolver el defecto sin recurrir a conjeturas.

3. Autonomía del Estudiante: Facilita la autoevaluación local antes de la entrega final del trabajo práctico.

4. Objetividad Docente: Estandariza la corrección automática removiendo discrepancias subjetivas en la evaluación.

2. Instalación y Verificación del Entorno¶

2.1 Requisitos Previos del Sistema¶

Instalá los paquetes del sistema requeridos según tu distribución o entorno:

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sudo apt update && sudo apt install -y \
    build-essential \
    gcc \
    gdb \
    valgrind \
    clang-format \
    libclang-dev \
    bubblewrap \
    typst \
    graphviz \
    python3-pip \
    python3-venv

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sudo pacman -S --needed \
    base-devel \
    gcc \
    gdb \
    valgrind \
    clang \
    bubblewrap \
    typst \
    graphviz \
    python-pip \
    uv

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sudo dnf install -y \
    gcc \
    gcc-c++ \
    gdb \
    valgrind \
    clang-tools-extra \
    bubblewrap \
    typst \
    graphviz \
    python3-pip

brew install gcc gdb clang-format typst graphviz uv

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# En WSL2 (Ubuntu): utilizar los paquetes de Ubuntu/Debian arriba.
# En MSYS2 MINGW64:
pacman -S --needed \
    mingw-w64-x86_64-gcc \
    mingw-w64-x86_64-gdb \
    mingw-w64-x86_64-clang-tools-extra

2.2 Métodos de Instalación de kane¶

Podés instalar kane mediante cualquiera de los siguientes métodos estándar:

# Instalación aislada de alta velocidad con uv
uv tool install . --editable

# O instalar todo el ecosistema de herramientas de la cátedra en lote:
source ./install_tools.sh

# Crear y activar un entorno virtual
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

# Instalar en modo editable para desarrollo
pip install -e .

# Instalación global aislada en tu PATH
pipx install --editable .

2.3 Autocompletado en la Shell¶

La interfaz CLI de kane cuenta con autocompletado nativo para comandos, flags y archivos. Para configurarlo permanentemente en tu shell:

# Configuración automática en Bash / Zsh / Fish
kane --install-completion

# Para cargar el autocompletado en la sesión actual de inmediato:
source ./install_tools.sh

2.4 Verificación del Entorno con doctor¶

Toda herramienta del ecosistema cuenta con el subcomando unificado doctor. Ejecutalo para auditar el estado del entorno:

kane doctor

Comprobaciones Ejecutadas por el Diagnóstico:¶

• Compilador C: Verifica disponibilidad de gcc o clang con soporte de estándares C11 y C23.

• Depurador y Core Dumps: Comprueba que gdb esté instalado y que ulimit -c permita generación de core dumps.

• Herramientas de Memoria: Valida la presencia de valgrind y librerías libasan/libubsan.

• Formateo y Estilo: Verifica el binario clang-format (versión 16+).

• Sandboxing de Kernel: Audita permisos no privilegiados de bwrap (Bubblewrap namespaces).

• Generador de Tipografía y Documentos: Comprueba typst ($\ge 0.11$) y dot (Graphviz).

Matriz de Resolución de Problemas:¶

3. Referencia Completa de Comandos CLI¶

A continuación se detallan los subcomandos principales disponibles en kane:

4. Tutorial Paso a Paso con Ejemplos Reales¶

Caso de Estudio¶

Considerá el siguiente fragmento de código representativo:

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#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

struct Registro {
    int legajo;
    float nota;
};

void guardar(const char *path) {
    int fd = open(path, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    struct Registro r = {12345, 9.5f};
    write(fd, &r, sizeof(r));
    // Falta close(fd) -> Kane alertará fuga de FD
}

Ejecución de la Herramienta¶

Ejecutá el análisis desde tu terminal:

kane trace -- ./bin/programa

Salida Obtenida en Consola¶

[!] KANE FD AUDITOR: Descriptor de archivo no liberado:
    • FD #3 abierto en main.c:10 (open('datos.bin')) nunca fue cerrado antes del fin del proceso.

[✓] Mapeo de Struct en datos.bin (8 bytes):
    ├─ legajo: 12345 (0x00003039)
    └─ nota: 9.500000 (0x41180000)

5. Ejercicios Prácticos y Desafíos¶

Practicá el uso avanzado de kane resolviendo los siguientes ejercicios:

6. Integración en el Flujo de Trabajo y Makefile¶

Para incorporar kane de forma automática a tu flujo de desarrollo, agregá la siguiente regla en el Makefile de tu proyecto:

check-kane:
	@echo "=== Ejecutando verificación con kane ==="
	kane check src/ include/

.PHONY: check-kane

Ejecutá make check-kane antes de cada commit para mantener que tu código conserve el estado de aprobación.

7. Arquitectura Interna y Mecanismo Técnico¶

La herramienta kane implementa un motor de alta precisión basado en:

• Tecnología Núcleo: Linux ptrace Syscall Interceptor + Struct Memory Binary Unpacker + Seccomp BPF Filter.

• Aislamiento y Determinismo: Diseñada para operar sin efectos colaterales en entornos de integración continua (CI), terminales de estudiantes y servidores docentes headless.

• Manejo de Errores Pedagógico: Todo fallo de sintaxis, memoria o lógica se traduce en una acción prescriptiva concreta con su respectiva justificación técnica.

8. Integración y Conexión con el Ecosistema¶

Diagrama de Flujo e Interoperabilidad¶

Matriz de Intercambio de Datos¶

• nostromo (perfiles seccomp) | Informes Markdown, diagnósticos Rich, JSON, actas | | Sincronización | brett, nostromo, crowe | Validación cruzada, flags compartidos y autofix |

Pipeline de Integración Recomendado¶

Podés encadenar kane con otras herramientas del ecosistema en una única línea de comando:

# Pipeline de integración típico
kane dump-struct alumnos.dat --format include/alumno.h

9. Extensión, Desarrollo de Plugins y API Python¶

Para crear tus propias reglas, conectores de evaluación o integrar kane programáticamente en pipelines de CI/CD:

• 👉 Consultá la guía completa: Guía de Extensión y Creación de Plugins