2023 Fiscal Year Research-status Report

Development of Geographically-Distributed Byzantine Fault-Tolerant Systems

Research Project

Project/Area Number	22K11971
Research Institution	Toyohashi University of Technology
Principal Investigator	中村純哉豊橋技術科学大学, 情報メディア基盤センター, 准教授 (60739746)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2027-03-31
Keywords	地理的分散システム / 耐ビザンチン故障 / 動的ネットワーク / レプリケーション / 分散アルゴリズム
Outline of Annual Research Achievements	BFT状態機械レプリケーション（BFT-SMR）は，状態機械として定義されるサービスに対してビザンチン故障耐性を実現するレプリケーション技術として知られる．中でもGeographical BFT-SMRは地震や津波などの大規模災害に耐性を持つことから，一時的なサービス停止が許されない重要なサービスで使われることが多い．本研究課題では，Geographical BFT-SMRの性能を低下させる原因となる，(1) レプリケーション中のネットワーク変動，(2) ビザンチン故障レプリカの振る舞い仮定の妥当性について問題解決の方法を探求することを目的とする． 2023年度は，レプリケーション環境のネットワーク特性に着目し，数多くあるSMRプロトコルの中から，レプリケーション環境に適したプロトコルを選定する手法について検討した．2022年度に考案した手法をベースに，見積方法を見直すことで，より高精度に見積もりできるようになった．本成果は，並列/分散/協調処理に関するサマー・ワークショップや情報科学ワークショップにて発表した．2024年度には国際会議でも発表する予定である．また，クラウド環境における長期的なネットワーク変動データを用いて，よく使われるSMRプロトコルがネットワーク変動にどの程度耐性があるかを明らかにした．この成果は，第86回情報処理学会全国大会で報告した．ネットワーク変動の影響に関する理論的側面を解明するため，動的ネットワークにおけるReliable Broadcast問題の可解性について検討を開始した．Reliable BroadcastはBFT-SMRの基礎となる問題で，動的ネットワークの影響を明らかにすることにより，ネットワーク変動に耐性を備えたBFT-SMRを実現したいと考えている．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究課題では，(1) レプリケーション中のネットワーク変動，(2) ビザンチン故障レプリカの振る舞い仮定の妥当性の2つの問題解決を目指している．このうち（1）については順調に検討が進んでいるが，（2）に関する検討が遅れている．
Strategy for Future Research Activity	2024年度は，成果が出始めている(1)について引き続き研究を遂行すると共に，課題(2)について重点的に取り組むことで，遅れを取り戻せるように努める．課題(2)では，ビザンチン故障レプリカに関する仮定のみに当初着目していたが，ネットワークなどその他の構成要素にも対象を拡大して，仮定の影響や妥当性を議論する予定である．
Causes of Carryover	【理由】 2023年度中に国際会議で研究成果を発表する計画だったが，論文がリジェクトとなり予定していた執行ができなかったため．【使用計画】 2023年度の未使用額は，次年度以降に時期をずらして予定どおり執行する．