Ré-identification sans coordination dans les types de données répliquées sans conflits (CRDTs)

Coordination-free re-identification in Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs)

• Auteur / Autrice : Matthieu Nicolas
• Direction : Olivier Perrin, Gérald Oster
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 20/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications
• Jury : Président / Présidente : Stephan Merz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Perrin, Gérald Oster, Hanifa Boucheneb, Davide Frey, Hala Skaf
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hanifa Boucheneb, Davide Frey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes autonomes distribués (informatique)

Protection de l'information (informatique)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Parallélisme (informatique)

Poste à poste (Internet)

Édition collaborative

Mots clés libres

CRDT

Réplication optimiste

Pair-À-Pair

Collaboration

Convergence

Optimisation

CRDT

Optimistic replication

Peer-To-Peer

Collaboration

Convergence

Optimisation

Résumé

Un système collaboratif permet à plusieurs utilisateur-rices de créer ensemble un contenu. Afin de supporter des collaborations impliquant des millions d'utilisateurs, ces systèmes adoptent une architecture décentralisée pour garantir leur haute disponibilité, tolérance aux pannes et capacité de passage à l'échelle. Cependant, ces systèmes échouent à garantir la confidentialité des données, souveraineté des données, pérennité et résistance à la censure. Pour répondre à ce problème, la littérature propose la conception d'applications Local-First Software (LFS) : des applications collaboratives pair-à-pair (P2P). Une pierre angulaire des applications LFS sont les Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs). Il s'agit de nouvelles spécifications des types de données, tels que l'Ensemble ou la Séquence, permettant à un ensemble de nœuds de répliquer une donnée. Les CRDTs permettent aux nœuds de consulter et de modifier la donnée sans coordination préalable, et incorporent un mécanisme de résolution de conflits pour intégrer les modifications concurrentes. Cependant, les CRDTs pour le type Séquence souffrent d'une croissance monotone du surcoût de leur mécanisme de résolution de conflits. Pouvons-nous proposer un mécanisme de réduction du surcoût des CRDTs pour le type Séquence qui soit compatible avec les applications LFS ? Dans cette thèse, nous proposons un nouveau CRDT pour le type Séquence, RenamableLogootSplit. Ce CRDT intègre un mécanisme de renommage qui minimise périodiquement le surcoût de son mécanisme de résolution de conflits ainsi qu'un mécanisme de résolution de conflits pour intégrer les modifications concurrentes à un renommage. Finalement, nous proposons un mécanisme de Garbage Collection (GC) qui supprime à terme le propre surcoût du mécanisme de renommage.

A collaborative system enables multiple users to work together to create content. To support collaborations involving millions of users, these systems adopt a decentralised architecture to ensure high availability, fault tolerance and scalability. However, these systems fail to guarantee the data confidentiality, data sovereignty, longevity and resistance to censorship. To address this problem, the literature proposes the design of Local-First Software (LFS) applications : collaborative peer-to-peer applications. A cornerstone of LFS applications are Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs). CRDTs are new specifications of data types, e.g. Set or Sequence, enabling a set of nodes to replicate a data. CRDTs enable nodes to access and modify the data without prior coordination, and incorporate a conflict resolution mechanism to integrate concurrent modifications. However, Sequence CRDTs suffer from a monotonous growth in the overhead of their conflict resolution mechanism. Can we propose a mechanism for reducing the overhead of Sequence-type CRDTs that is compatible with LFS applications? In this thesis, we propose a novel CRDT for the Sequence type, RenamableLogootSplit. This CRDT embeds a renaming mechanism that periodically minimizes the overhead of its conflict resolution mechanism as well as a conflict resolution mechanism to integrate concurrent modifications to a rename. Finally, we propose a mechanism of Garbage Collection (GC) that eventually removes the own overhead of the renaming mechanism.