Méthodes probabilistes pour les systèmes collaboratifs dans les réseaux large-échelle sans confiance

Probabilistic methods for collaboration systems in large-scale trustless networks

• Auteur / Autrice : Alex Auvolat
• Direction : François Taïani, David Bromberg
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 02/12/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) - WIDE
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Pierre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vivien Quéma, Sonia Ben Mokhtar, Martin Kleppmann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vivien Quéma, Sonia Ben Mokhtar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Blockchains

Cryptomonnaie

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Traitement réparti

Mots clés libres

Systèmes distribués

Consensus distribué

Consensus Byzantine

Primitives de diffusion

Cohérence faible

Échantillonnage de pairs

Blockchains

Algorithmes épidémiques

Distributed systems

Distributed consensus

Byzantine consensus

Broadcast primitives

Eventual consistency

Random peer sampling

Blockchain

Random peer sampling

Résumé

Internet est un outil formidable pour l'éducation, la communication et la collaboration, mais ses usages majoritaires sont actuellement sous monopole de grandes multinationales (GAFAM), ce qui a des conséquences sur le respect des droits humains et des libertés individuelles. Cette thèse propose des outils pour le développement d'applications décentralisées : des applications sur Internet qui fournissent des fonctionnalités similaires aux plateformes des GAFAM, mais de manière décentralisée, afin de rendre le pouvoir aux utilisateur pour décider démocratiquement de leur fonctionnement et de leurs usages. Nous nous concentrons sur les algorithmes épidémiques qui sont particulièrement adaptés dans le cadre de réseaux ouverts à large échelle. Nous proposons des contributions sur la diffusion causale de messages tolérante aux nœuds Byzantins, la diffusion causale épidémique à l'aide d'un stockage d'événements synchronisé par anti-entropie, l'échantillonnage aléatoire de pairs résistants aux attaques Byzantines et aux attaques Sybil, ainsi qu'un nouvel algorithme épidémique de diffusion totalement ordonnée qui tolère les nœuds malicieux et fournit un débit de messages élevé.

The Internet is a formidable tool for education, communication and collaboration, however it is currently being monopolized by large corporations (GAFAM), which has consequences for many social issues such as respect of human rights and individual freedoms. This thesis focuses on ways to build decentralized applications: Internet applications that provide levels of functionality similar to those provided by the GAFAM, but that function in a decentralized manner, empowering the users to democratically decide of their functioning and their uses. We focus on epidemic algorithms, which are particularly suited to the context of very large open networks. We make contributions on causal broadcast in presence of Byzantine nodes, epidemic causal broadcast using an event store synchronized with an anti-entropy algorithm, random peer sampling in presence of Byzantine nodes and Sybil attacks, as well as a new epidemic total order broadcast which is tolerant to malicious nodes and provides high throughput message delivery.