基于可信计数器的拜占庭容错技术研究

发布时间：2017-09-30 06:19

  本文关键词：基于可信计数器的拜占庭容错技术研究

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【摘要】：近些年来,提高分布式系统容错能力的研究取得了很大的进步。但是要想保证容错系统的正常运行,对系统不受信任组件的数量会有明确的限制。例如,复制状态机容错系统不能容忍超过1/3数量的状态机节点出错。 Chun等人提出了只增内存证明(A2M)组件,它是一个易于实施和验证的可信部件。A2M提供了一个基于可信日志的编程模式,使设计的拜占庭协议免受恶意主机的“欺骗”,消除了一个恶意主机以不同方式欺骗不同客户端或者服务器的能力,这是所有拜占庭容错系统亟待解决的一个问题。 然而可信日志需要可信存储空间的支持,这会给大规模实施带来不便。因此本文设计出了一种不同于可信日志的更小的部件,我们称其为可信计数器(TrCou),它比单调计数器和密钥的组合更小。利用TrCou设计改进的A2M容错系统不仅可以将日志存储在不可信存储空间内,同时也能够减少节点之间验证消息的次数,本文主要做了以下三个方面的工作： 第一、设计出了能够在分布式系统中使用的可信部件—TrCou(可信计数器),其目的是为了提高分布式系统中的安全性。,TrCou是一个包含一个非递减计数器和一个隐藏加密密钥的可信硬件模块。这种组合的可信部件将会有效的改善分布式系统的安全性。TrCou的设计来自于A2M工作的启发,A2M提出了一种可信日志的概念以改善系统的安全性。相对于A2M, TrCou的设计更为简单：即用计数器来代替可信日志。 第二、使用TrCou改进了现有的A2M函数接口并重新设计了两种基于拜占庭容错的A2M协议：A2M-PBFT-EAt和A2M-PBFT-Et。 第三、设计出了相关的仿真实验,并验证了改进后系统的性能。实验结果表明基于可信计数器改进的A2M拜占庭容错协议在任务响应速度上相比原始的A2M拜占庭容错协议更快。
【关键词】：拜占庭容错 可信计数器 复制品
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 本文的组织结构11
• 1.3 本文的主要工作11-12
• 第二章 状态机拜占庭容错系统研究现状12-20
• 2.1 早期的状态机拜占庭系统14-15
• 2.2 引入Speculation技术的拜占庭容错系统15-17
• 2.3 拜占庭锁技术17-18
• 2.4 分离一致性与执行请求技术18-19
• 2.5 带有可信部件的拜占庭容错系统19
• 2.6 本章小结19-20
• 第三章 可信计数器的设计20-27
• 3.1 可信计数器简介20-21
• 3.2 符号注释21
• 3.3 可信计数器的状态21-22
• 3.4 “饰品”的函数接口22-26
• 3.4.1 产生证明22-24
• 3.4.2 验证证明24-25
• 3.4.3 计数器分配25
• 3.4.4 对称密钥使用25-26
• 3.4.5 电源故障处理26
• 3.5 小结26-27
• 第四章 基于可信计数器的A2M容错系统27-34
• 4.1 A2M系统分析27-30
• 4.1.1 A2M概述27
• 4.1.2 带有可信日志的TrCou27-29
• 4.1.3 基于可信计数器改进后的A2M系统的优点29-30
• 4.2 A2M容错协议的改进30-33
• 4.2.1 改进后的A2M-PBFT-E协议---A2M-PBFT-Et31-32
• 4.2.2 改进后的A2M-PBFT-EA协议---A2M-PBFT-EAt32-33
• 4.3 小结33-34
• 第五章 实验结果与分析34-39
• 5.1 系统架构34-35
• 5.2 实验结果分析35-37
• 5.3 小结37-39
• 第六章 总结与展望39-41
• 6.1 总结39
• 6.2 下一步研究工作39-41
• 参考文献41-44
• 硕士期间科研成果与参加的科研项目44-45
• 致谢45

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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3 陈柳;周伟;;基于拜占庭容错的前摄恢复算法[J];计算机与现代化;2013年12期

4 叶培顺;;非结构化P2P网络的一种改进搜索算法[J];计算机与现代化;2013年12期

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中国博士学位论文全文数据库 前3条

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8 刘欣;高可靠性星载多处理器计算机设计[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：946623