Verlässliche Nachrichtenübertragung in einem Rust-basierten BFT-Framework

Aufgabe

Byzantinisch fehlertolerante (BFT) Einigungsprotokolle erlauben es, auch dann eine Einigung zwischen mehreren Replikaten zu erreichen, falls eine gewisse Anzahl dieser Replikate beliebig fehlerhaft ist. Wir haben ein BFT-Framework in der Programmiersprache Rust entwickelt, das den klassischen PBFT-Algorithmus umsetzt.

Die Replikate einigen sich auf den nächsten Befehl, der ausgeführt werden soll, durch das Austauschen von Netzwerknachrichten.

Die Annahmen für BFT sehen üblicherweise vor, dass das Netzwerk partiell synchron ist, das bedeutet, die Übertragung von Nachrichten kann auf unbestimmte Dauer (aber nicht unendlich lange) verzögert werden. Dazu wird angenommen, dass eine Nachricht so lange neu übertragen wird, bis der Empfänger sie erhalten hat.

Themis benutzt aktuell TCP, was diese Anforderung nicht vollständig erfüllt. Wenn eine TCP Verbindung abbricht, geht der Zustand von Nachrichten, die gesendet wurden aber der Empfänger noch nicht erhalten hat, verloren.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob dieses Problem durch andere Netzwerkprotokolle gelöst werden kann, sodass Nachrichten in jedem Fall verlässlich übertragen werden. Abschließend soll das gewählte Netzwerkprotokoll mit den bestehenden TCP Verbindungen verglichen werden bezüglich Latenz und Durchsatz.

Mögliche Kandidaten die betrachtet werden sollen sind:

• QUIC: Ein neues Netzwerkprotokoll welches als Basis für HTTP/3 dient.
• SCTP: Das Stream Control Transmission Protocol wird im Browser zur Übertragung von WebRTC data channels eingesetzt.

Anforderungen

Bei Interesse wenden Sie sich bitte per E-Mail an Kai Bleeke . Geben Sie dabei Studiengang, eventuelle Schwerpunkte, Ihr Fachsemester sowie Ihre Programmierkenntnisse an.