Development of Geographically-Distributed Byzantine Fault-Tolerant Systems

地理分布式拜占庭容错系统的开发

基本信息

批准号：
22K11971
负责人：
中村純哉
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

BFT状態機械レプリケーション（BFT-SMR）は，状態機械として定義されるサービスに対してビザンチン故障耐性を実現するレプリケーション技術として知られる．中でもGeographical BFT-SMRは地震や津波などの大規模災害に耐性を持つことから，一時的なサービス停止が許されない重要なサービスで使われることが多い．本研究課題では，Geographical BFT-SMRの性能を低下させる原因となる，(1) レプリケーション中のネットワーク変動，(2) ビザンチン故障レプリカの振る舞い仮定の妥当性について問題解決の方法を探求することを目的とする．2022年度は，レプリケーション環境のネットワーク特性に着目し，数多くあるSMRプロトコルの中から，レプリケーション環境に適したプロトコルを選定する手法について検討した．提案選定手法では，レプリカ台数，レプリカ間の通信遅延，リクエストの競合率などを考慮して最適なSMRプロトコルとレプリカ配置を決定する．実際にレプリケーションを構築してプロトコルや配置を比較すると金銭的・時間的コストがかかる．そのため提案手法では，SMRプロトコルのメッセージパターンを元にリクエストの実行時間（レイテンシ）を高速かつ高精度に見積もることで，この問題に対処する．見積もり精度を確認するため，レプリケーションを実際にパブリッククラウドサービス上に構築してレイテンシを計測し，一致度を調べた．その結果，多くのSMRプロトコルで0.98を越える高い相関が見られた．これらの成果は情報処理学会第85回全国大会で発表した．

BFT状态机器复制（BFT-SMR）被称为复制技术，可为定义为状态机器的服务提供拜占庭断层电阻。特别是，地理BFT-SMR对地震和海啸等大规模灾难具有抵抗力，并且经常用于不允许临时服务暂停的重要服务中。该研究主题旨在探讨（1）复制过程中网络波动的问题，以及（2）拜占庭错误复制品的行为假设的有效性，这会导致地理BFT-SMR的性能降低。在2022财年，我们专注于复制环境的网络特征，并检查了一种从许多SMR协议中选择适合复制环境的协议的方法。提出的选择方法通过考虑复制品的数量，副本之间的通信延迟，请求争论率等来确定最佳SMR协议和副本的放置。实际上，建立复制和比较协议和安置的时间要花费金钱和时间。因此，提出的方法通过高速和高精度估算基于SMR协议的消息模式的请求的执行时间（延迟）来解决此问题。为了检查估计值的准确性，实际上是基于公共云服务构建的，以衡量延迟并检查匹配程度。结果，对于许多SMR协议，观察到高于0.98的高相关性。这些结果在信息处理协会的第85届全国会议上提出。