Securing the blockchain against IoT cyber attacks
Protection de la Blockchain IoT face aux cyber attaques
Résumé
The first blockchain, Bitcoin, was proposed in 2008 as a mechanism to implement a digital currency without trusted parties. Before the Bitcoin protocol, digital currencies were implemented using trusted intermediaries like banks. Unfortunately, due to design choices, the Bitcoin protocol has several inherent performance problems: low throughput and high latency are among the most important. Researchers have been designing blockchain protocols to overcome the inherent problems of the Bitcoin protocol, but today the biggest obstacle to the global adoption of blockchain technology is poor performance. In this thesis, we aim to improve the performance of existing blockchains by removing common bottlenecks in system designs. To this end, we investigate common bottlenecks in the system design of existing blockchains and propose mechanisms to mitigate them. Our contribution is twofold: first, we designed ALDER, a generic construction to improve the performance of leader-based blockchains. ALDER extends the consensus algorithm of existing leader-based blockchains to enrich with multiple leaders cooperating to process user requests. The design of ALDER increases the throughput and latency of existing blockchains by eliminating bottlenecks at the consensus and network levels. We provide a detailed evaluation of ALDER through large-scale experiments. Second, we made an in-depth analysis of the IDA-Gossip protocol: a chunk-based gossip dissemination protocol. IDA-Gossip is an essential primitive for blockchains to remove the bottleneck stem from the store-and-forward gossip dissemination mechanism, but its properties have not been studied extensively. Our work quantifies the performance of IDA-Gossip with different protocol parameters under faults using experiments and simulations. Our investigation aims to help researchers understand the properties of IDA-Gossip by revealing its behavior under different conditions.
La première blockchain, le bitcoin, a été proposée en 2008 comme un mécanisme permettant de mettre en oeuvre une monnaie numérique sans parties de confiance. Avant le protocole Bitcoin, les monnaies numériques étaient mises en oeuvre en utilisant des intermédiaires de confiance comme les banques. Malheureusement, en raison de choix de conception, le protocole Bitcoin présente plusieurs problèmes de performance inhérents : un faible débit et une latence élevée sont parmi les plus importants. Les chercheurs ont conçu des protocoles de blockchain pour surmonter les problèmes inhérents au protocole Bitcoin, mais aujourd’hui, le plus grand obstacle à l’adoption mondiale de la technologie blockchain est la mauvaise performance. Dans cette thèse, nous visons à améliorer les performances des blockchains existantes en éliminant les goulots d’étranglement courants dans la conception des systèmes. À cette fin, nous étudions les goulots d’étranglement courants dans la conception des systèmes de blockchains existants et proposons des mécanismes pour les atténuer. Notre contribution est double : tout d’abord, nous avons conçu ALDER, une construction générique pour améliorer les performances des blockchains basées sur les leaders. ALDER étend l’algorithme de consensus des blockchains existantes basées sur les leaders pour enrichir avec plusieurs leaders coopérant pour traiter les demandes des utilisateurs. La conception d’ALDER augmente le débit et la latence des blockchains existantes en éliminant les goulots d’étranglement au niveau du consensus et du réseau. Nous fournissons une évaluation détaillée d’ALDER à travers des expériences à grande échelle. Deuxièmement, nous avons fait une analyse approfondie du protocole IDA-Gossip : un protocole de diffusion de ragots basé sur des morceaux. IDA-Gossip est une primitive essentielle pour les blockchains afin d’éliminer le goulot d’étranglement provenant du mécanisme de diffusion des rumeurs de type store-and-forward, mais ses propriétés n’ont pas été étudiées en profondeur. Notre travail quantifie la performance d’IDA-Gossip avec différents paramètres de protocole sous fautes en utilisant des expériences et des simulations. Notre enquête vise à aider les chercheurs à comprendre les propriétés d’IDA-Gossip en révélant son comportement dans différentes conditions.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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