Informatique décentralisée scalable et fiable : Du transfert d'actifs à la capture atomique

Ces dernières années, la demande de partage de données décentralisé a fortement augmenté,comme en témoignent des applications comme le partage de fichiers et les cryptomonnaies. Bien que la blockchain soit une solution populaire pour les applications décentralisées, ses coûts élevés liés au consensus sur chaque bloc posent des défis, surtout dans des environnements dynamiques. Pour y remédier, nous explorons des abstractions n’exigeant pas de consensus, telles que la diffusion fiable, le snapshot atomique et les systèmes de transfert d’actifs.En nous concentrant sur les systèmes de transfert d’actifs, un défi majeur est la prévention de la double-dépense, qui impose traditionnellement des hypothèses fortes de confiance et de synchronisation. Nous adoptons une approche non orthodoxe au problème de la double-dépensequi pourrait mieux convenir aux environnements réalistes dans lesquels ces systèmes doivent être déployés. Nous considérons le cadre de confiance décentralisée, où chaque utilisateur peut choisir indépendamment en qui il a confiance en formant ses propres quorums locaux.Dans ce cadre, nous définissons le transfert d’actifs k-Spending, une version assouplie du transfert d’actifs qui limite le nombre de fois qu’un participant peut dépenser un actif reçu. Nous établissons une relation précise entre les hypothèses de confiance décentralisée et k, le nombre de dépenses optimal du système.Pour la diffusion fiable byzantine, une primitive essentielle dans les systèmes distribués, nous abordons le problème de l’évolutivité des ´échanges de messages quadratiques en proposant une solution probabiliste. Cette approche utilise un petit ensemble de témoins sélectionnés dynamiquement à l’aide d’une nouvelle fonction de hachage préservant la localité, maintenant une faible latence et une complexité de communication réduite tout en tolérant des adversaires adaptatifs lents.Enfin, nous introduisons un protocole de snapshot atomique rapide pour les systèmes de messagerie asynchrone et abordons les problèmes des métriques de temps conventionnelles pour les implémentations asynchrones de longue durée. Notre nouvelle analyse unifiée de la complexité temporelle capture la latence des opérations dans diverses conditions, démontrant des améliorations significatives de la latence de notre solution par rapport aux protocoles à la pointe de la technologie, y compris une latence optimale en l’absence de fautes et une latence amortie constante.