"Comités parallèles" : Une architecture de base de données distribuée Novelle sécurisée et haute performance

Dans ma thèse de doctorat, j'ai proposé une nouvelle architecture de réplication de bases de données distribuées, tolérante aux pannes, auto-configurable, évolutive, sécurisée, décentralisée et haute performance, appelée « comités parallèles ».
J'ai utilisé une technique de partitionnement innovante pour permettre l'utilisation des mécanismes de consensus Byzantine Fault Tolerance (BFT) dans des réseaux à très grande échelle.
Avec cette approche innovante de partage complet prenant en charge à la fois le partage de traitement et le partage de stockage, à mesure que davantage de processeurs et de répliques rejoignent le réseau, la puissance de calcul et la capacité de stockage du système augmentent de manière illimitée, tout en utilisant un consensus BFT classique.
Mon approche permet également à un nombre illimité de clients de rejoindre le système simultanément sans réduire les performances du système ni le débit transactionnel.
J'ai introduit plusieurs techniques innovantes : pour distribuer les nœuds entre les fragments, traiter les transactions entre les fragments, améliorer la sécurité et l'évolutivité du système, faire circuler de manière proactive les membres des comités et former automatiquement de nouveaux comités.
J'ai introduit une approche innovante et originale pour distribuer les nœuds entre les fragments, en utilisant un processus de génération de clé publique, appelé « KeyChallenge », qui atténue simultanément les attaques Sybil et sert de preuve de travail. L'idée « KeyChallenge » est publiée dans les actes de la conférence évaluée par les pairs de l'ACM ICCTA 2024, Vienne, Autriche.
À cet égard, j'ai prouvé qu'il n'est pas simple pour un attaquant de générer une clé publique afin que tous les caractères de la clé correspondent aux plages définies par le système. J'ai expliqué comment former automatiquement de nouveaux comités en fonction du taux de nœuds processeurs candidats. .
Le but de cette technique est d'utiliser de manière optimale toute la capacité du réseau afin que les processeurs excédentaires inactifs dans la file d'attente d'un comité qui n'étaient pas actifs soient employés dans le nouveau comité et jouent un rôle efficace dans l'augmentation du débit et de l'efficacité du système.
Cette technique conduit à une utilisation maximale des nœuds de processeur et à la capacité de calcul et de stockage du réseau pour augmenter autant que possible le partage de traitement et le partage de stockage.
Dans l'architecture proposée, les membres de chaque comité sont remplacés de manière proactive et alternativement par des processeurs de secours. Cette technique de circulation proactive des membres du comité a trois résultats principaux :

• (a) empêcher qu'un comité soit occupé par un groupe de nœuds de processeur pendant une longue période, en particulier des processeurs byzantins et défectueux,
• (b) éviter que les comités ne s'agrandissent trop, ce qui pourrait entraîner des problèmes d'évolutivité et une latence dans le traitement des demandes des clients,
• (c) en raison de la circulation proactive des membres du comité, sur une période de temps donnée, il existe une probabilité que plusieurs nœuds défectueux soient exclus du comité et placés dans la file d'attente du comité. Par conséquent, pendant cette période, les nœuds défectueux dans la file d’attente du comité n’ont pas d’impact sur le processus de consensus

Cette procédure peut améliorer et augmenter le seuil de tolérance aux pannes du mécanisme de consensus. J'ai également élucidé des stratégies pour contrecarrer l'action malveillante de « Key-Withholding », où les clés publiques générées précédemment ne peuvent pas accéder à de futurs fragments. L'approche consiste à modifier périodiquement les plages acceptables pour chaque caractère de la clé publique. L'architecture proposée réduit efficacement le nombre de transactions entre fragments indésirables qui sont plus complexes et plus coûteuses à traiter que les transactions intra-fragment.
J'ai comparé l'idée proposée avec d'autres systèmes de réplication de données basés sur le partitionnement et mentionné les principales différences, qui sont détaillées dans la section 4.7 de ma thèse.
L'architecture proposée ouvre non seulement la porte à un nouveau monde pour des recherches plus approfondies dans ce domaine, mais représente également une avancée significative dans l'amélioration des bases de données distribuées et des systèmes de réplication de données.
L'idée proposée a été publiée dans les actes de la conférence évaluée par les pairs de l'IEEE BCCA 2023.
De plus, j'ai fourni une explication de la décision de ne pas utiliser de structure blockchain dans l'architecture proposée, une question qui est discutée en détail au chapitre 5 de ma thèse.
La version complète de ma thèse est accessible via le lien suivant : https://www.researchgate.net/publication/379148513_Novel_Fault-Tolerant_Self-Configurable_Scalable_Secure_Decentralized_and_High-Performance_Distributed_Database_Replication_Architecture_Using_Innovative_Sharding_to_Enable_the_Use_of_BFT_Consensus_Mec
J'ai comparé l'architecture de base de données proposée avec diverses bases de données distribuées et systèmes de réplication de données dans la section 4.7 de ma thèse. Cette comparaison incluait Apache Cassandra, Amazon DynamoDB, Google Bigtable, Google Spanner et ScyllaDB. Je recommande fortement de consulter cette section pour une meilleure clarté et compréhension.
J'apprécierais grandement vos retours et commentaires sur l'architecture de base de données distribuée proposée dans ma thèse de doctorat. Vos idées et opinions sont inestimables, alors n'hésitez pas à les partager sans hésitation.
soumis par /u/SS41BR