Randomized intrusion-tolerant asynchronous services

Randomized agreement protocols have been around for more than two decades. Often assumed to be inefficient due to their high expected communication and time complexities, they have remained largely overlooked by the community-at-large as a valid solution for the deployment of faulttolerant distributed systems. This thesis aims to demonstrate that randomization can be a very competitive approach even in hostile environments where arbitrary faults can occur. The implementation of a stack of randomized intrusion-tolerant protocols is described, and its performance evaluated under different faultloads. The stack provides a set of relevant services ranging frombasic communication primitives up to atomic broadcast. The protocols share a set of important structural properties, namely they tolerate arbitrary faults, have an optimal resilience, are time-free, completely decentralized, and signature-free. The experimental evaluation shows that the protocols are efficient and no performance reduction is observed under certain Byzantine faults.Os protocolos distribuídos com recurso à aleatoriedade foram propostos há mais de duas décadas. Tradicionalmente, estes protocolos têm sido considerados demasiado ineficientes, uma vez que apresentam complexidades teóricas elevadas quer para a comunicação como para o tempo, o que tem impedido a sua utilização prática na concretização de sistemas tolerantes a faltas. Esta tese pretende contrariar esta visão, demonstrando que a aleatoriedade pode ser uma solução competitiva, mesmo em ambientes hostis sujeitos a faltas maliciosas. Na tese é descrita a concretização de uma de pilha de protocolos tolerantes a intrusões com recurso à aleatoriedade, sendo efectuada a respectiva análise de desempenho sob diversos tipos de critérios. A pilha de protocolos fornece um conjunto de serviços relevantes, desde primitivas básicas de acordo até à difusão atómica. Os protocolos partilham de um conjunto importante de propriedades estruturais, nomeadamente, toleram faltas arbitrárias, possuem resistência óptima, são assíncronos, completamente descentralizados, e apenas usam criptografia de chave simétrica. A análise de desempenho mostra que os protocolos são eficientes e que o seu desempenho não sofre degradação mesmo quando sujeitos a certos tipos de faltas maliciosas.Tese de mestrado em Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 200