Exploration de la Performance et de la Sécurité des Blockchains Avalanche

Exploring the Performance and Security Landscape of Avalanche Blockchains

• Auteur / Autrice : Lorenzo Di filippo
• Direction : Sébastien Tixeuil, Bonomi Silvia
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Università di Roma - « La Sapienza »
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6

Mots clés

Mots clés libres

Blockchains

Sécurité

Systèmes Distribués

Dlt

Blockchains

Security

Distributed Systems

Dlt

Résumé

Dans le paysage contemporain de l'innovation technologique, la technologie des registres distribués (DLT) s'impose comme une force transformatrice, remodelant les paradigmes traditionnels de gestion des données, de sécurité et de confiance. Parmi les nombreuses technologies DLT, celle qui se distingue le plus est la blockchain, qui représente une approche décentralisée de la tenue de registres, offrant une alternative révolutionnaire aux bases de données centralisées conventionnelles. Contrairement aux systèmes traditionnels où une seule autorité maintient le contrôle, la blockchain distribue les données à travers un réseau de participants, favorisant la transparence, l'immutabilité et la durabilité. L'objectif principal de cette thèse est de déterminer la position de l'algorithme Avalanche par rapport au trilemme de la scalabilité. Il s'agit du défi de parvenir à un équilibre entre trois aspects fondamentaux dans la conception d'un système DLT : la décentralisation, la sécurité et la scalabilité. La décentralisation se réfère à la capacité de répartir le pouvoir et la prise de décision entre plusieurs participants, réduisant ainsi la dépendance à un point de contrôle central. La scalabilité concerne la capacité d'un système à gérer efficacement des charges de travail croissantes, et la sécurité englobe les mesures et mécanismes pour protéger l'intégrité, la confidentialité et la disponibilité des données et des ressources sur un réseau. Ce défi est souvent articulé comme un scénario de compromis où l'optimisation de l'un de ces aspects peut se faire au détriment des autres. D'un côté, nous avons une série de sociétés qui définissent clairement leur position sur cette question, comme dans le cas de Bitcoin et Ethereum, qui sont hautement décentralisés et sécurisés mais moins évolutifs, ou comme dans le cas de HyperLedger, qui privilégie la scalabilité et la sécurité mais manque de décentralisation. D'un autre côté, il y a des entreprises comme Avalanche qui ne définissent pas clairement leur position sur la question. Nous avons déterminé la position de l'algorithme Avalanche à travers une analyse approfondie, évaluant sa performance dans un éventail de scénarios dérivés de variations des paramètres du réseau, ainsi que des modifications du nombre et du comportement des nœuds byzantins.

In the contemporary landscape of technological innovation, Distributed Ledger Technology (DLT) stands as a transformative force, reshaping traditional paradigms of data management, security, and trust. Among the many DLT technologies, the one that stands out the most is that of Blockchains, which represents a decentralized approach to record-keeping, offering a groundbreaking alternative to conventional centralized databases. Unlike traditional systems where a single authority maintains control, blockchain distributes data across a network of participants, fostering transparency, immutability, and durability. The primary objective of this thesis is to ascertain the position of the Avalanche Algorithm concerning the Scalability Trilemma. It refers to the challenge of achieving a balance between three fundamental aspects in the design of a DLT system: Decentralization, Security, and Scalability. Decentralization refers to the ability to spread the power and decision-making among multiple participants reducing the reliance on a central point of control, Scalability addresses a system's ability to manage growing workloads effectively, and Security encompasses measures and mechanisms to safeguard the integrity, confidentiality, and availability of data and resources across a network. It's often articulated as a trade-off scenario where optimizing one of these aspects may come at the expense of the others. While, on the one hand, we have a series of companies that clearly define their position on the matter, as in the case of Bitcoin and Ethereum, which are highly decentralized and secure but less scalable, or as in the case of HyperLedger, which prioritizes scalability and security but lacks decentralization. On the other hand, there are companies like Avalanche that do not clearly define their position on the matter. We determined the position of the Avalanche Algorithm through a comprehensive analysis, evaluating its performance across a spectrum of scenarios derived from variations in network parameters, as well as alterations in the number and behavior of Byzantine nodes.