Secured replication in collaborative P2P environment

Réplication sécurisée dans les infrastructures pair-à-pair de collaboration

Victorien Elvinger (1)

1 COAST - Web Scale Trustworthy Collaborative Service Systems

A collaborative application allows multiple users to edit a shared content. Collaborative peer-to-peer environments aim to design applications with desirable properties: high-availability, low-latency, fault-tolerance, and scalability. Every peer (user) modifies her own copy of the content. Concurrent modifications of the copies lead to their divergence. Replication protocols are responsible for the convergence of copies. These protocols assume the absence of malicious peers that compromise the convergence of copies. Can we secure the convergence of copies and preserve the properties of collaborative peer-to-peer environment? We propose two protocols to secure convergence. The first protocol maintains a replicated and unforgeable log that stores the modifications of the content. Peers preserve the full log in order to foil the attacks of malicious peers and to transmit it to new peers. The second protocol enables the peers to truncate their log. The log truncation relies on the concept of Stability. A modification becomes stable once every modification added in the log depends on it. To join the collaboration, a peer retrieves a copy of the content and a truncated log used for checking the copy authenticity. A CRDT encapsulates a replication protocol. Sequence CRDTs generally assume the integration of content modifications in a causal order. A delayed integration propagates slowness across the system. The connection of a peer may lead to the integration of multiple modifications. Can we remove these delays and these costly integrations? We formalize a family of sequence CRDTs and we propose their synchronization using delta states. Delta states can be integrated in any order. They are able to summarize several modifications. We propose a sequence CRDT that takes advantage of our approach.

Une application de collaboration permet à plusieurs individus de coéditer un contenu. Les infrastructures pair-à-pair de collaboration visent à la conception d'applications hautement disponibles, aux latences faibles, qui tolèrent les partitions réseaux, et qui passent à l'échelle. Chaque pair (individu) modifie sa propre copie du contenu. La modification concurrente des copies conduit à leur divergence. Les protocoles de réplication sont responsables de la convergence des copies. Ces protocoles supposent l'absence de pairs malintentionnés qui compromettent la convergence des copies. Pouvons-nous protéger la convergence des copies et préserver les propriétés des infrastructures pair-à-pair ? Nous proposons deux protocoles qui protègent la convergence des copies. Le premier protocole maintient un journal répliqué et infalsifiable qui enregistre les modifications du contenu. Les pairs conservent l'intégralité du journal pour déjouer les attaques des pairs malintentionnés et pour le transmettre à ceux qui rejoignent la collaboration. Le second protocole permet aux pairs de tronquer leur journal. La troncature du journal repose sur le concept de Stabilité. Une modification devient stable lorsque toute modification intégrée dans le journal dépend d'elle. Pour rejoindre la collaboration, un pair récupère une copie et un journal tronqué. Il vérifie l'authenticité de la copie à partir du journal tronqué. Un type de données répliquées (CRDT) encapsule un protocole de réplication. Les CRDTs séquences supposent généralement un ordre d'intégration causal des modifications du contenu. Le retard d'une modification propage des ralentissements dans l'ensemble du système. La connexion d'un pair peut engendrer l'intégration de nombreuses modifications. Pouvons-nous éliminer ces ralentissements et ces intégrations coûteuses ? Nous formalisons une famille de CRDTs séquences et nous proposons une approche qui permet leur synchronisation par différences d'états. Les différences d'états peuvent être intégrées dans un ordre arbitraire et résumer plusieurs modifications. Nous proposons un CRDT séquence qui tire avantage de notre approche.

Mots clés: Optimistic replication; P2P; Collaboration; Security; Convergence; CRDT

Mots clés: Réplication optimiste; Pair-à-pair; Collaboration; Sécurité; Convergence; CRDT

Domaines: Informatique [cs]; Cryptographie et sécurité [cs.CR]; Traitement du texte et du document; Calcul parallèle, distribué et partagé [cs.DC]; Génie logiciel [cs.SE]

Victorien Elvinger. Réplication sécurisée dans les infrastructures pair-à-pair de collaboration. Informatique [cs]. Université de Lorraine, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LORR0099⟩. ⟨tel-03284806⟩