Orientador: Julio Cesar Lopez Hernandez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aranha_DiegodeFreitas_M.pdf: 6440821 bytes, checksum: d67da255f787776d44a1b825e26c1a65 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Em diversos cenários, é desejável que não apenas o conteúdo de uma comunicação seja preservado, mas também a identidade dos seus participantes. Satisfazer esta propriedade requer mecanismos diferentes dos comumente utilizados para fornecer sigilo e autenticidade. Neste trabalho, a problemática da comunicação anônima na Internet é abordada a partir do projeto e implementação de componentes específicos para este fim. Em particular, são apresentados um componente para roteamento anônimo eficiente em sistemas peer-to-peer estruturados e um serviço de nomes para facilitar a publicação de serviços anonimizados. As principais contribuições deste trabalho são: (i) estudo de definições, métricas e técnicas relacionadas a anonimato computacional; (ii) estudo do paradigma de Criptografia de Chave Pública Sem Certificados; (iii) projeto de uma rede de anonimização completa, adequada tanto para comunicação genérica como para funcionalidade específica; (iv) estudo e projeto de esquemas de roteamento em ambientes anônimos; (v) projeto de um serviço de nomes que aplica técnicas criptográficas avançadas para fornecer suporte a serviços anonimizados; (vi) implementação em software dos conceitos apresentados / Abstract: In several scenarios, it¿s desirable to protect not only the content of a communication, but the identities of its participants. To satisfy this property, different techniques from those used to support confidentiality and authentication are commonly required. In this work, the problem of anonymous communication on the Internet is explored through the design and implementation of specific components with this function. In particular, a name service and a routing component for anonymous environments are presented. The main contributions of this work are: (i) the study of definitions, metrics and techniques related to computational anonymity; (ii) the study of Certificateless Public Key Cryptography, a new model of public key cryptography; (iii) the design of a complete anonymization network, suitable for both generic communication and dedicated functionality; (iv) the study and design of routing schemes for anonymous communication; (v) the design of a name service to support location-hidden services in the anonymous network; (vi) the implementation of the concepts presented. / Mestrado / Criptografia e Segurança Computacional / Mestre em Ciência da Computação

[pt] A utilização de tolerância a falhas na construção de aplicações em sistemas distribuídos é, em geral, uma tarefa complexa. Para facilitar esta tarefa, pode-se utilizar um ambiente de desenvolvimento que forneça técnicas padronizadas e ferramentas para o suporte a tolerância a falhas. Com esse objetivo, foi concebido um suporte especializado para a tolerância a falhas. Parte deste suporte foi implementado e adicionado ao ambiente RIO (Reconfigurable interconnectable Objects) O RIO é centrado no conceito de módulos configuráveis que se comunicam por interfaces bem definidas. O suporte a tolerância a falhas é obtido a partir de técnicas baseadas em replicação de módulos de software. Como exemplo, são apresentadas três técnicas de replicação, Replicação Passiva Reserva Quente, Replicação Ativa Competitiva e Replicação Ativa Cíclica, bem como o suporte concebido e implementado para as mesmas. Os detalhes relevantes desta implementação são discutidos e, finalmente, apresenta-se conclusões e sugestões para trabalhos futuros. / [en] The use of fault tolerance in the construction of distributed systems applications is usually a complex task. To make this task easier, a development environment may be used including standard techniques and tools for the support of fault tolerance. With this purpose, a specialized fault tolerance support was concepted. Part of this support was implemented and added to the RIO (Reconfigurable interconnectable Objects) environment. The RIO is based on the concept of configurables modules. Well defined interfaces are used to modules comunication. The fault tolerance support is obtained by software replication based techniques. Three replication techniques examples are presented, Hot Standby Passive Replication, Competitive Active Replication and Ciclic Active Replication, as well as the designed support for them. Important implementation details are discussed and, finally, conclusions and sugestions for future work are presented.

[pt] A soma dos gastos associados ao desenvolvimento de software é o fator preponderante na composição do custo total dos sistemas de computação. Desta forma, deve-se procurar otimizar o processo de desenvolvimento visando minimizar o custo do software sem incorrer em perda de qualidade do sistema como um todo. Este trabalho apresenta um experiência de utilização de uma metodologia de desenvolvimento de software no ambiente de construção e suporte a sistemas distribuídos RIO. A metodologia adotada é baseada no conceito de abstrações e usa uma linguagem especializada (SPEC) para a descrição de especificações. Conceitos de lógica são também utilizados para formalizar o comportamento da aplicação e de seus componentes, o que facilita o uso de procedimentos automatizados para a detecção de erros e simplificação das especificações. Os paradigmas adotados em SPEC são similares aos disponíveis para a concepção e construção de sistemas aplicativos no ambiente RIO. Isso simplifica o processo de transformação das especificações obtidas em uma implementação. / [en] The sum of costs associated to the software development is the dominant factor in the composition of the total cost of the computer systems. Thus, the software development process shoild be optimized in order to reduce its cost without incurring in losses for the overall system quality. This work presents an experience of a software methodology in the RIO environment for the support of distributed systems. The adopted methodology is based on abstractions and uses a specialized language (SPEC) for the description of the specifications. Logic concepts are also used to formalize the behaviour of the applicationa and its components This facilities the use of automatic procedures for correctness checks an simplification of the specifications. The paradigms adopted by SPEC are similar to those supported in the RIO environment. This simplifies the process of translation fo the specification into a system implementation.

[pt] Esta dissertação apresenta a descrição de um pré-processador projetado e implementado especificamente para suportar uma extensão para a linguagem de programação Pascal. Este pré-processador produz um texto fonte em Pascal pronto para ser compilado. A extensão foi projetada especialmente para suportar o desenvolvimento de sistemas distribuídos destinados ao suporte de aplicações de tempo real. Esta extensão provê definição de tarefa, declaração de porta e comunicação por troca de mensagens. / [en] This dissertation presents the description of a preprocessor designed and implemented specifically to support an extension of the Pascal programming language. This preprocessor produces a Pascal source text ready for compilation. The extension was designed specially to support real-time applications. This extension provides task definition, port declaration, and communication via message passing.

[pt] A presente dissertação descreve as características mais relevantes encontradas na metodologia de construção de software implementada pelo ambiente P-RIO. Este ambiente foi construído sobre a plataforma PVM, visando reunir em um só sistema as abstrações de alto nível para a modularização, paralelização e configuração gráfica de aplicações, e a portabilidade oferecida pela máquina virtual. A metodologia proposta facilita a reutilização do software e a manutenção de sistemas, permitindo maior eficiência no processo de desenvolvimento de aplicações distribuídas e paralelas. Além disso, o suporte à operação oferecido por P-RIO permite que usuários, sem um grande treinamento prévio, possam criar sistemas computacionais relativamente complexos. A implementação do ambiente inclui uma interface gráfica e uma linguagem de configuração integradas ao sistema, que provêem facilidades para a construção, depuração e gerenciamento de aplicações. São apresentados, também, alguns exemplos de aplicações que utilizam a metodologia P-Rio. / [en] This dissertation describes the most relevant characteristics of the software construction methodology implemented by the P-RIO environment. This environment was built on the PVM platform, attempting to combine in a single system the high-level facilities for modularity, parallelization and graphic configuration of applications, and the portability offered by the virtual machine. The proposed methodology simplifies software maintenance, improving efficiency in the development process of distributed and parallel applications. Besides, the operation support offered by P-RIO allows users, with little training, to build relatively complex computational systems. The environment implementation includes a graphic interface and a configuration language, integrated to the system, that provide facilities for construction, debugging, and management of applications. Several examples of applications based on the P-RIO methodology are also presented.

[pt] Este trabalho descreve uma arquitetura associada a uma metodologia, que unifica diversos modelos e mecanismos usados na construção de software para ambientes distribuídos. A metodologia distingue a construção dos componentes (módulos) de um sistema através da programação, da efetiva construção do sistema por meio da configuração. A metodologia baseia-se no conceito de objetos, associado a uma diferente forma de encapsulamento mais adequada ao caso distribuído. Também é apresentada uma implementação compatível com os conceitos, que procura atender aos requisitos da metodologia, fornecendo meios para a construção dos componentes, uma linguagem especializada de configuração e um ambiente de suporte à operação. / [en] This work describes an architecture and an associated methodology that unifies several models and mechanisms employed to build distributed systems. The methodology distinguishes the building of the system components (modules) from its effective construction during an explicit separate configuration activity. The methodology is based on the concepts of objects associated with a type of the architectural concepts to meet the methodology requirements, providing pratical means to define components and their interactions, a specialized configuration language and an operational support environment.

[pt] A demanda por serviços diversificados em aplicações distribuídas impõe a necessidade de um modelo de comunicação flexível e modular, que possa acomodar continuamente novas funções e requisitos. Neste trabalho apresenta-se o modelo de comunicação adotado no ambiente RIO, que inclui uma metodologia para a construção de aplicações distribuídas e permite selecionar a forma mais adequada para comunicação entre seus módulos. Isto requer o suporte de um sistema de comunicação multiprotocolo, que se adapte a requisitos heterogêneos. São discutidos também a implementação, pontos relevantes ao desempenho do sistema e propostas de otimização. / [en] The distributed applications demand diversified services leads to the necessity of a modular and flexible communication model, that can host, continuously, new communications functions and requirements. The communication model adopted by the RIO environment is presented, which includes a distributed application construction methology and permits the selection of the most adequate form of communication between its modules. This feature demands the support of a multiprotocol communication sysstem, that can fulfill heterogeneous requirements. Implementation, performance aspects and optimization proposals are also discussed.

Address allocation has been a limiting factor in the deployment of multicast solutions, and, as other multicast technologies advance, a general solution to this problem becomes more urgent. This study examines the current state of address allocation and finds impediments in many of the proposed solutions. A number of the weaknesses can be traced back to the rapidly ageing Internet Protocol version 4, and therefore it was decided that a new approach is required. A central part of this work relies on the newer Internet Protocol version 6, specifically the Unicast prefix based multicast address format. The primary aim of this study was to develop an architecture for secure distributed IPv6 multicast address allocation. The architecture should be usable by client applications to retrieve addresses which are globally unique. The product of this work was the Distributed Allocation Of Multicast Addresses Protocol, or DAOMAP. It is a system whichcan be deployed on nodes which wish to take part in multicast address allocation and an implementation was developed. Analysis and simulations determined that the devised model fitted the stated requirements, and security testing determinedthat DAOMAP was safe from a series of attacks. / Dissertation (MSc (Computer Science))--University of Pretoria, 2006. / Computer Science / unrestricted

We present an architecture for a fully decentralized peer-to-peer collaborative computing platform, offering services similar to Cloud Service Provider’s Platform-as-a-Service (PaaS) model, using volunteered resources rather than dedicated resources. This thesis is motivated by three research questions: (1) Is it possible to build a peer-to-peer col- laborative system using a fully decentralized infrastructure relying only on volunteered resources?, (2) How can light virtualization be used to mitigate the complexity inherent to the volunteered resources?, and (3) What are the minimal requirements for a computing platform similar to the PaaS cloud computing platform? We propose an architecture composed of three layers: the Network layer, the Virtual layer, and the Application layer. We also propose to use light virtualization technologies, or containers, to provide a uniform abstraction of the contributing resources and to isolate the host environment from the contributed environment. Then, we propose a minimal API specification for this computing platform, which is also applicable to PaaS computing platforms. The findings of this thesis corroborate the hypothesis that peer-to-peer collaborative systems can be used as a basis for developing volunteer cloud computing infrastructures. We outline the implications of using light virtualization as an integral virtualization primitive in public distributed computing platform. Finally, this thesis lays out a starting point for most volunteer cloud computing infrastructure development effort, because it circumscribes the essential requirements and presents solutions to mitigate the complexities inherent to this paradigm.

Distributed hash tables (DHTs) have gained much attention from the research community in the last years. Formal analysis and evaluations on simulators and small-scale deployments have shown good scalability and performance. In stark contrast, performance measurements in large-scale DHT overlays on the Internet have yielded disappointing results, with lookup latencies measured in seconds. Others have attempted to improve lookup performance with very limited success, their lowest median lookup latency at over one second and a long tail of high-latency lookups. In this thesis, the goal is to to enable large-scale DHT-based latency-sensitive applications on the Internet. In particular, we improve lookup latency in Mainline DHT, the largest DHT overlay on the open Internet, to identify and address practical issues on an existing system. Our approach is implementing and measuring backward-compatible modifications to facilitate their incremental adoption into Mainline DHT (and possibly other Kademlia-based overlays). Thus, enabling our research to have impact on a real-world system. Our results close the performance gap between small- and large-scale DHT overlays. With a median lookup latency below 200 ms and a 99\superscript{th} percentile of just above 500 ms, our median lookup latency is one order of magnitude lower than the best performing measurement reported in the literature. Moreover, our results do not show a long tail of high-latency lookups, unlike previous reports. We have achieved these results by studying how connectivity artifacts on the underlying network ---probably caused by firewalls and NAT devices on the Internet--- affect the DHT overlay. Our measurements of the connectivity of more than 3 million nodes reveal that connectivity artifacts are widespread and can severely degrade lookup performance. Scalability and locality-awareness have also been explored in this thesis, where different mechanisms have been proposed. Some of the mechanisms are planned to be integrated into Mainline DHT in future work. / QC 20111118