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Consensus Protocol Exploiting Network Co-Design

English title Consensus Protocol Exploiting Network Co-Design
Applicant Soulé Robert
Number 166132
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Istituto di sistemi informatici (SYS) Facoltà di scienze informatiche
Institution of higher education Università della Svizzera italiana - USI
Main discipline Information Technology
Start/End 01.09.2016 - 31.08.2019
Approved amount 377'160.00
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Keywords (2)

Consensus algorithms; Software defined networks

Lay Summary (Italian)

Lead
L'obiettivo di questo progetto è di trarre vantaggio da progressi recenti nella programmabilità enell'hardware dei sistemi di rete per sviluppare dei protocolli di consenso nuovi e ottimizzati.
Lay summary
I sistemi informativi moderni spesso replicano i dati su computer diversi per mantenere affidabilità e velocità: se un computer si guasta o è sovraccarico, i dati sono accessibili su un altro.  Il problema però è che i dati replicati possono diventare inconsistenti, il che vuol dire che le repliche (su computer diversi) possono avere valori diversi per
gli stessi dati.  Per risolvere questo problema, si usano protocolli speciali di "consenso", cioè sequenze di operazioni e scambi di messaggi che garantiscono che i dati rimangano consistenti su tutte le repliche. Infatti, al giorno d'oggi, i protocolli di consenso sono usati in quasi tutti i sistemi distribuiti e quindi le loro prestazioni sono cruciali per applicazioni e servizi usate nella vita di tutti i giorni.

Ad oggi, I protocolli di consenso usano un servizio di rete molto basilare, assumendo semplicemente che la rete prima o poi consegni i messaggi mandati da un computer all'altro.  Tuttavia, i sistemi di rete correnti e in via di sviluppo permettono un controllo molto maggiore delle operazioni di rete, per esempio garantendo un certo ordine nella
trasmissione dei messaggi oppure elaborando il contenuto dei messaggi all'interno della rete stessa.  L'obiettivo di questo progetto è di trarre vantaggio da questi progressi recenti nella programmabilità e nell'hardware dei sistemi di rete per sviluppare dei protocolli di consenso nuovi e ottimizzati.  Tali protocolli hanno la possibilità di migliorare sensibilmente le prestazioni dei sistemi informativi e in particolare dei sistemi di replicazione dati che sono un elemento
fondamentale dei servizi distribuiti cosiddetti "cloud".

Direct link to Lay Summary Last update: 06.04.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Abstract

This project will develop a new set of optimized consensus protocols that leverage recent advances in network programmability and hardware design. Consensus protocols are typically designed without consideration for the networks on which they run. As a result, most consensus protocols make weak assumptions about network behavior, and therefore, incur overhead to compensate for potential message loss or re-ordering. However, recent advances in software-defined networking and flexible hardware allows protocol designers to re-visit these assumptions. Protocol designers can now tailor the network to their needs, and refine the design of consensus protocols based on the stronger assumptions. The protocols that will result from this project have the potential to dramatically improve the performance of storage and replication systems that are the fundamental infrastructure for distributed and cloud computing services.
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