비잔틴 분산 합의 알고리즘의 신뢰성 검증을 위한 결함 분류 및 주입 시스템

Abstract

합의 알고리즘의 안전성과 생기성이 이론적으로 증명되었더라도, 이를 완 벽히 보장하기 어려울 수 있다. 그중 합의 알고리즘이 구현 과정을 거치면서 구현 오류가 발생할 경우 합의가 불가능하다는 한계를 해결하기 위해 본 논 문에서는 BFT 기반 합의 알고리즘을 대상으로 비잔틴 결함 주입 시스템을 통해 구현된 합의 알고리즘을 평가하는 시스템과 모델을 설계하였다. 본 논문에서 고려하는 BFT 기반 합의 알고리즘이 성능 평가가 가능하게끔 비잔틴 결함 주입 시스템에 사용할 비잔틴 결함 유형을 정의하고 분류하는 것것을 목표로 한다. 이는 기존에 연구된 결함 주입 기법으로부터 연구된 개 념이다. 본 연구에서는 기존의 결함 주입 기법을 참고하여 BFT 기반 합의 알고리즘을 대상으로 비잔틴 결함 주입을 할 수 있도록 하는 비잔틴 결함 유 형 정의하고 분류하여 이를 제공한다. 논문의 순서는 배경지식과 관련 연구에 대해 설명한 뒤 본 논문에서 제안 하는 비잔틴 결함 유형과 비잔틴 결함 주입 시스템을 설명한다. 비잔틴 결함 유형과 타깃 시스템을 구현한 뒤 실험을 통해 정의한 결함 유형을 검증한다. 또한 제안하는 비잔틴 결함 유형을 통해 결함 주입 실험을 진행하여 BFT기 반 합의 알고리즘들의 안전성 및 생기성 만족 여부를 확인하고 성능을 평가 한다. 키워드: Distributed Systems, Fault Tolerance, Byzantine Fault, Fault Injection|Even though the safety and liveness of consensus algorithms have been theoretically proven, fully guaranteeing them can be difficult. A notable limitation arises when implementation errors in consensus algorithms prevent reaching a consensus. To address this issue, this paper designs a system for evaluating consensus algorithms based on Byzantine Fault Tolerance (BFT) using a Byzantine fault injection system. The aim of this paper is to define and classify types of Byzantine faults for use in the Byzantine fault injection system, enabling the performance evaluation of BFT-based consensus algorithms. This study draws on existing fault injection techniques to define and categorize Byzantine fault types. The paper is structured to begin with background knowledge and related research, followed by an explanation of the proposed Byzantine fault types and the Byzantine fault injection system. After implementing these Byzantine fault types and the target system, experiments are conducted to verify the fault types. Furthermore, the paper evaluates the safety, liveness, and performance of BFT-based consensus algorithms. Keyword: Distributed SystemsFault Tolerance, Byzantine Fault, Fault Injection