Foundations of Reliable Cooperation under Asynchrony, Byzantine Faults, and Message Adversaries
Fondations de la Coopération Fiable avec de l'Asynchronie, des Pannes Byzantines, et des Adversaires de Messages
Résumé
This thesis explores fault-tolerant distributed systems. It focuses more specifically on implementing reliable broadcast in asynchronous environments prone to hybrid failures. We introduce a novel computing model combining Byzantine process failures with a message adversary. We then define the Message-Adversary-tolerant Byzantine Reliable Broadcast (MBRB) abstraction and prove its optimal resilience condition. We present three key algorithms implementing this abstraction: a simple signature-based MBRB algorithm, a new primitive called k2l-cast for cryptography-free MBRB implementations, and an erasure-coding-based MBRB algorithm optimizing communication complexity. These contributions advance the understanding of fault-tolerant distributed systems and provide a foundation for designing resilient and efficient distributed algorithms, with applications in critical infrastructures, financial systems, and blockchain technologies.
Cette thèse se penche sur les systèmes distribués tolérants les pannes, et s'intéresse plus particulièrement au problème de la diffusion fiable dans des environnements asynchrones sujets à des défaillances hybrides. Elle introduit un nouveau modèle de calcul combinant des défaillances byzantines de processus avec un adversaire de messages. Elle définit ensuite l'abstraction de Diffusion Fiable Byzantine Tolérante aux Adversaires de Messages (MBRB) et prouve sa condition de résilience optimale. Elle propose enfin trois algorithmes clés pour réaliser cette abstraction : un algorithme MBRB simple basé sur les signatures, une nouvelle primitive appelée k2l-cast pour des implémentations MBRB sans cryptographie, et un algorithme MBRB basé sur les codes correcteurs d'erreurs optimisant la complexité de communication. Ces contributions font progresser la compréhension des systèmes distribués tolérants les pannes, et participent aux fondations nécessaires à la conception d'algorithmes répartis résilients et efficaces, avec des applications dans les infrastructures critiques, les systèmes financiers et les technologies blockchain.
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