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计算应用 研究要点

技术透视:保护在线信息避免故障和攻击

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互联网日益成为用户和组织存储信息的地方存储器正成为商品举例说,考虑Google和Amazon等公司提供存储

面向商品互联网存储个人用户的一个关键好处是,他们可以从任何地方从任何设备获取信息。免用个人电脑存取文件或邮件此外,在线信息很容易与他人分享,产生基于支持协作的新应用

网络存储的全部利益只有在用户想随时访问数据时才能实现。用户需要高度可靠(不丢失)和高度可用(在需要时无障碍)存储他们不会满足于可靠性或可用性比本地存储信息所能得到的差提供这些保证需要复制:通过多台计算机存储信息拷贝,有可能预防损耗并提供无障碍性

复制研究20余年细节复制协议依赖故障模型,二类常用首先是崩溃模型,其中计算机或按协议启动运行,或崩溃无所事事第二种模式是拜占庭模型,允许计算机任意失效拜占庭模型比较泛泛化:除碰撞外,它处理故障,有故障计算机继续操作协议而行为失检机器可能表示它执行命令更新信息,但放弃新信息

上世纪80年代对处理崩溃故障的复制协议进行了大量研究,原因有二:崩溃是当时最常见的故障,比拜占庭故障更容易思考崩溃问题工作引导协议求存/故障使用2f级+1复制品,这是互联网异步环境最起码需要的协议还提供良好性能,接近非复制系统可提供的内容

但这些协议无法处理任意故障(Byzantine),这些故障正变得越来越常见。拜占庭故障源之一是软件错误通常是非确定性错误,因为确定性错误比非确定性错误更有可能在测试中消除令今日愈发关注的第二个源头是恶意攻击,敌手控制计算机并导致行为失检研究者开发复制协议 提供拜占庭容错

上世纪90年代晚期前,拜占庭容错复制工作只具有理论意义,因为协议费用太高或仅在同步网络工作PBFT的发明改变了这一点,PBFT是首个Byzantine容错复制协议,可用于异步网络实践PBFT提供状态机器复制即处理服务状态任意操作最少需要3f级+1复制容f级失败者

PBFT开发重新引起对拜占庭容错复制协议的兴趣研究人员调查了若干研究问题,包括:

一致性层次最极端的是像PBFT这样的复制协议,它似乎行为仿佛只有一份数据拷贝可提供弱保证提高性能

其它方法PBFT使用初级复制指令协议研究者发明协议避免使用初级完全或部分

故障分析复制协议如PBFT工作正确提供f级仿真故障万一超出约束,可作保证吗?

性能 性能 性能 性能提高性能协议(低延时率高吞吐量高)总是引人兴趣

Zyzzyva在这里介绍的工作与最后一个题目相关yzzyva在所有复制非故障时实现优异性能支付非故障性能增益,在故障时提供性能减值重要的是,技术应允许它实现性能接近非复制系统

今日Byzantine容错复制协议效率足以部署实战几时会发生在此我们可以学习崩溃复制工作1980年代开发后 协议直到2000年前后 才用在实战系统延迟的原因是感知这些方法提供的可靠性在实践中并非真正需要感知因在线存储更多临界状态而改变成本问题也改变,因为计算机便宜得多,网络速度快得多。

我期望总有一天会有实战部署 容忍拜占庭失效取步取决于数据临界性上点产生复制成本比失传或失传数据负赔偿责任更好

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