We consider the problem of computing Byzantine Agreement in a synchronous network with n processors each with a private random string, where each pair of processors is connected by a private communication line. The adversary is malicious and non-adaptive, i.e., it must choose the processors to corrupt at the start of the algorithm. Byzantine Agreement is known to be computable in this model in an expected constant number of rounds. We consider a scalable model where in each round each uncorrupt processor can send to any set of log n other processors and listen to any set of log n processors. We define the loss of a computation to be the number of uncorrupt processors whose output, does not agree with the output of the majority of uncorrupt processors, We show that. if there are I corrupt processors, then any randomised protocol which has probability at least 1/2 -h 1/ log u of loss less than t 2/3 / 16fn1/3log5/3n requires at least f rounds.

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Thesis (Ph. D.)--Computing, Georgia Institute of Technology, 2008. / Committee Member: Ahamad, Mustaque; Committee Member: Eisenhauer, Greg; Committee Member: Milojicic, Dejan; Committee Member: Pu, Calton; Committee Member: Schwan, Karsten.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 95-103). Also available in electronic format on the Internet.

Orientador: Ailton Akira Shinoda / Banca: Sérgio Azevedo de Oliveira / Banca: Carlos Dias Maciel / Resumo: Neste trabalho é revisada a literatura sobre o funcionamento de um sistema de telefonia celular e apresentadas propostas de aplicações de processamento distribuído, baseada em Algoritmos Genéticos na resolução do problema de alocação de canais para o sistema celular. O estudo realizado para a apresentação desta dissertação descreve o modelamento da rede celular em termos de dois operadores genéticos, além disso, são propostas duas técnicas para o problema de alocação de canais em uma rede de telefonia celular. Uma das técnicas trabalha com a compatibilidade eletromagnética, já a outra, trabalha com a mínima relação sinal interferência (SIR). Os resultados das duas técnicas são obtidos de dois algoritmos de processamento distribuído, desenvolvidos em linguagem C e com a biblioteca de programação distribuída (Message Passing Interface - MPI). Os algoritmos propostos, através de uma função objetivo, calculam a alocação sem conflito de canais entre as células, na primeira abordagem satisfazendo a compatibilidade eletromagnética e exigências da demanda de tráfego, e na segunda abordagem satisfazendo a mínima SIR e exigências da demanda de tráfego, ambos otimizando a alocação de canais / Abstract: The literature about the cell phone system functioning and proposals of the distributed processing applications based on Genetic Algorithms in the assigning channels problems resolutions are presented in this study. This dissertation describes the cell phone problems modeling by two genetic operators and proposes two techniques for the telephone network allocation channels problems. One of the techniques works with the electromagnetic compatibility and the other with minimal signal interference ratio (SIR). The results of the two techniques are obtained by two algorithms distributed processing, developed in C language and Message Passing Interface (MPI). The algorithms proposed, by an objective function, calculate the allocation without channels conflict. At first, satisfying the electromagnetic compatibility and traffic demand requirements and then satisfying the minimum SIR and traffic demand requirements, both optimizing the channels allocation / Mestre

Dans cette thèse, nous étudions des algorithmes pour le monitoring des traces d’activité à grande échelle. Le monitoring est une aptitude clé dans plusieurs domaines, permettant d’extraire de la valeur des données ou d’améliorer les performances d’un système. Nous explorons d’abord le monitoring de données temporelles. Nous présentons un nouveau type de jointure sur des intervalles, qui inclut des fonctions de score caractérisant le degré de satisfaction de prédicats temporels. Nous étudions ces jointures dans le contexte du batch processing (traitement par lots). Nous formalisons la Ranked Temporal Join (RTJ), une jointure qui combine des collections d’intervalles et retourne les k meilleurs résultats. Nous montrons comment exploiter les propriétés des prédicats temporels et de la sémantique de score associée afin de concevoir TKIJ , une méthode d’évaluation de requête distribuée basée sur Map-Reduce. Nos expériences sur des données synthétiques et réelles montrent que TKIJ est plus performant que les techniques de l’état de l’art et démontre de bonnes performances sur des requêtes RTJ n-aires sur des données temporelles. Nous proposons également une étude préliminaire afin d’étendre nos travaux sur TKIJ au domaine du stream processing (traitement de flots). Nous explorons ensuite le monitoring dans le crowdsourcing (production participative). Nous soutenons la nécessité d’intégrer la motivation des travailleurs dans le processus d’affectation des tâches. Nous proposons d’étudier une approche adaptative, qui évalue la motivation des travailleurs lors de l’exécution des tâches et l’exploite afin d’améliorer l’affectation de tâches qui est réalisée de manière itérative. Nous explorons une première variante nommée Individual Task Assignment (Ita), dans laquelle les tâches sont affectées individuellement, un travailleur à la fois. Nous modélisons Ita et montrons que ce problème est NP-Difficile. Nous proposons trois méthodes d’affectation de tâches qui poursuivent différents objectifs. Nos expériences en ligne étudient l’impact de chaque méthode sur la performance globale dans l’exécution de tâches. Nous observons que différentes stratégies sont dominantes sur les différentes dimensions de performance. En particulier, la méthode affectant des tâches aléatoires et correspondant aux intérêts d’un travailleur donne le meilleur flux d’exécution de tâches. La méthode affectant des tâches correspondant au compromis d’un travailleur entre diversité et niveau de rémunération des tâches donne le meilleur niveau de qualité. Nos expériences confirment l’utilité d’une affectation de tâches adaptative et tenant compte de la motivation. Nous étudions une deuxième variante nommée Holistic Task Assignment (Hta), où les tâches sont affectées à tous les travailleurs disponibles, de manière holistique. Nous modélisons Hta et montrons que ce problème est NP-Difficile et MaxSNP-Difficile. Nous développons des algorithmes d’approximation pour Hta. Nous menons des expériences sur des données synthétiques pour évaluer l’efficacité de nos algorithmes. Nous conduisons également des expériences en ligne et comparons notre approche avec d’autres stratégies non adaptatives. Nous observons que notre approche présente le meilleur compromis sur les différentes dimensions de performance. / In this thesis, we study scalable algorithms for monitoring activity traces. In several domains, monitoring is a key ability to extract value from data and improve a system. This thesis aims to design algorithms for monitoring two kinds of activity traces. First, we investigate temporal data monitoring. We introduce a new kind of interval join, that features scoring functions reflecting the degree of satisfaction of temporal predicates. We study these joins in the context of batch processing: we formalize Ranked Temporal Join (RTJ), that combine collections of intervals and return the k best results. We show how to exploit the nature of temporal predicates and the properties of their associated scored semantics to design TKIJ , an efficient query evaluation approach on a distributed Map-Reduce architecture. Our extensive experiments on synthetic and real datasets show that TKIJ outperforms state-of-the-art competitors and provides very good performance for n-ary RTJ queries on temporal data. We also propose a preliminary study to extend our work on TKIJ to stream processing. Second, we investigate monitoring in crowdsourcing. We advocate the need to incorporate motivation in task assignment. We propose to study an adaptive approach, that captures workers’ motivation during task completion and use it to revise task assignment accordingly across iterations. We study two variants of motivation-aware task assignment: Individual Task Assignment (Ita) and Holistic Task Assignment (Hta). First, we investigate Ita, where we assign tasks to workers individually, one worker at a time. We model Ita and show it is NP-Hard. We design three task assignment strategies that exploit various objectives. Our live experiments study the impact of each strategy on overall performance. We find that different strategies prevail for different performance dimensions. In particular, the strategy that assigns random and relevant tasks offers the best task throughput and the strategy that assigns tasks that best match a worker’s compromise between task diversity and task payment has the best outcome quality. Our experiments confirm the need for adaptive motivation-aware task assignment. Then, we study Hta, where we assign tasks to all available workers, holistically. We model Hta and show it is both NP-Hard and MaxSNP-Hard. We develop efficient approximation algorithms with provable guarantees. We conduct offline experiments to verify the efficiency of our algorithms. We also conduct online experiments with real workers and compare our approach with various non-adaptive assignment strategies. We find that our approach offers the best compromise between performance dimensions thereby assessing the need for adaptability.

Este trabalho a dedicado ao estudo da exploração de paralelismo OU na programação em lógica com restrições em ambientes distribuídos. A programação em lógica, cuja linguagem mais significativa 6 Prolog, tem como premissa a utilização da lógica de predicados como linguagem computacional. A programação em lógica com restrições (CLP) é uma extensão da programação em lógica, onde busca-se a eficiência e a possibilidade de executar novas classes de problemas. Variáveis em CLP podem pertencer a domínios específicos como, por exemplo, reais ou booleanos. O principal conceito introduzido é a restrição. Restrição a uma equação que representa uma certa informação sobre uma variável e a sua relação com outras variáveis. o uso de restrições foi proposto para diminuir o espaço de busca na execução dos programas. Apesar de mais eficientes que a programação em lógica clássica, para algumas aplicações reais o desempenho das linguagens CLP ainda é insatisfatório. Por isso, é necessário buscar alternativas novas como a execução em paralelo. A exploração de paralelismo implícito em programas em 1ógica já demonstrou resultados promissores. Vários modelos foram propostos e implementados utilizando as duas principais fontes de paralelismo — E e OU — de forma isolada ou combinada. O objetivo principal desse trabalho é apresentar o modelo pclp(FD) de exploração de paralelismo OU multi-sequêncial para um ambiente com memória distribuída. O modelo pclp(FD) caracteriza-se pela existência de vários trabalhadores, cada um deles possuindo uma maquina abstrata completa. O escalonamento de tarefas a realizado por uma política dinâmica e distribuída. Uma tarefa em pclp(FD) equivale a um ponto de escolha e a um contexto de execução. O contexto de execução a formado por porções da pilha do exportador. Para que o importador tenha acesso ao contexto de execução utiliza-se a cópia incremental, que a uma das varias técnicas possíveis. Cada trabalhador possui a sua própria copia privada das pilhas de execução. A cópia caracteriza-se pelo envio das pilhas de execução do exportador para uma área privada do importador. A cópia incremental é uma técnica mais otimizada que verifica a existência de partes comuns entre os trabalhadores, copiando apenas as panes novas. O algoritmo de cópia incremental proposto no modelo a feito sem nenhuma centralização de informação do estado das pilhas. O projeto e implementação de um prot6tipo para esse modelo, utilizando a linguagem clp(FD), que implementa CLP sobre domínios finitos, permitirá uma analise das vantagens e desvantagens do modelo proposto. Os resultados obtidos com a análise servirão de base para trabalhos futuros, visando aprimorar a implementação e o modelo. / This work is dedicated to the study of the exploration of OR parallelism in Constraint Logic Programming for distributed environment. Logic Programming, which the most meaningful language is Prolog, has as premise the use of the logic of predicates as computational language. Constraint Logic Programming or CLP is an extension of the logic programming, where efficiency and the possibility to execute new kinds of problems are searched. A variable in CLP can belong to specific domains as, for example, Real or Boolean. The main concept introduced is the constraint. Constraint is an equation that represents a certain information over a variable and its relation with others variables. The use of constraints was proposed to decrease search space in the program execution. Although it is more efficient than classic logic programming, for some real applications, the performance of CLP languages still is unsatisfactory. So, it is necessary to search alternatives as parallel execution. The exploration of implicit parallelism in programs in logic has already demonstrated promising results. Several models have been proposed and implemented using the two main sources of parallelism - AND and OR — in an isolated or combined form. The main objective of this work is to present the pclp(FD) model of exploration of multi-sequential OR parallelism for a distributed memory environment. The pclp(FD) model is characterized for the existence of some workers, each one of them possessing a complete abstract machine. Task scheduling is executed by one dynamic and distributed policy. A task in pclp(FD) is equivalent to a choice point and an execution context. Execution context is formed by portions of the stack of the exporter. So that importer has access to the execution context, it uses incremental copy, which is one of the several possible techniques. The copy is characterized for sending execution stacks of the exporter to a private area of the importer, that is, each worker possesses its private copy of the execution stacks. The incremental copy is a more optimized technique that verifies the existence of common parts between workers, copying only the new ones. The incremental copy algorithm proposed in the model executes without centralized information of the state of the stacks. A prototype project and implementation for this model, using the language clp(FD), that implements CLP over finite domains, will allow an analysis of advantages and disadvantages of the considered model. The results gotten with the analysis will serve of base for future works, aiming to improve the implementation and the model.

Sistemas que utilizam tecnologias computacionais no tratamento de problemas relativos ao trânsito são classificados como ITS ou Intelligent Transportation System [FAR 97]. Esses sistemas buscam, através de sincronismo e eficiência no controle de sinais de tráfego, gerenciar o fluxo de veículos na malha viária minimizando o problema de congestionamento urbano e, consequentemente, problemas decorrentes desse congestionamento como um maior consumo de combustível, maior tempo de espera para veículos específicos como ambulâncias, bombeiros, polícia e transporte coletivo, e maiores índices de poluição ambiental, sonora e atmosférica, entre outros [FED 99A]. Atuando na coleta dos dados a serem tratados e processados por um Sistema de Gerenciamento de Tráfego Urbano ou SGTU, estão os dispositivos de controle de tráfego, como semáforos e sensores para detectar e quantificar o volume de veículos e seus respectivos controladores. Computacionalmente, são fatores relevantes a interoperabilidade entre esses dispositivos de controle e padronizações adotadas, de forma que um SGTU possa evoluir através da agregação de novas facilidades e recursos ou ainda desabilitar ou modificar os já existentes. Dada as características da administração pública e dos procedimentos de aquisição, são adquiridos controladores de diferentes fabricantes e modelos, dificultando a integração entre os mesmos em função de suas tecnologias proprietárias e da falta de uma política e esforço governamental em busca de padronizações para o setor, principalmente no que diz respeito à interoperabilidade. Recentemente iniciou-se uma mobilização para se estabelecer padrões voltados à área de transporte nos Estados Unidos [EUL 95], Japão [JAP 99] e Europa [KAR 99], através da participação dos órgãos que administram o tráfego urbano, dos fabricantes de sistemas de hardware e software, da comunidade acadêmica, dos órgãos de padronizações locais e das variadas instâncias da esfera governamental. Este trabalho apresenta o CONTRAM, modelo de um middleware que, tratando os controladores de dispositivos de controle tráfego instalados ao longo da malha viária baseado nos paradigmas de sistemas distribuídos, possa ser utilizado como interface entre estes e as aplicações computacionais de gerenciamento de tráfego, permitindo a integração de diferentes especificações em um único sistema. O seu escopo é atender às transações de consulta e configuração de valores dos dados utilizados para controlar, monitorar e gerenciar o tráfego de veículos, liberando um SGTU de conhecer detalhes técnicos envolvidos na comunicação com os controladores. O modelo baseia-se em uma arquitetura multicamadas, 4-tier, permitindo o gerenciamento de recursos de forma centralizada ou distribuída, neste último trocando dados através da internet, e integra-se aos sistemas legados e OO através do método black-box e chamada de objetos respectivamente. Foi projetado tendo em mente a utilização de padrões abertos da indústria da Informática e de Transportes, a interoperabilidade entre diferentes elementos tecnológicos voltados ao controle de tráfego e a expansibilidade segura de um SGTU. Para alcançar seu objetivo, faz uso de tecnologias baseadas em metadados e agentes SNMP. / Systems that use computational technologies in the handling of the traffic problems are classified as ITS or Intelligent Transportation System. These systems search through synchronism and efficiency in traffic signs control, to manage the stream of vehicles in the road network, minimizing the problem of urban congestion and, consequently, decurrent problems of this congestion as a major fuel consumption, major waiting time for specific vehicles as ambulances, firemen, policy and collective carrier and greaters indices of ambient pollution, sonorous and atmospheric, amongst others. Acting in the data collection to be treat and processed for a Urban Traffic Control System or UTCS, they are the traffic control devices, as traffic lights and sensors to detect and quantify the volume of vehicles and, its respective controllers. Computational, important factors are the interoperability among these control devices and standardizations adopted, allowing UTCS customize through the new easinesses and features aggregation or still disable or modify already the existing ones. Given the features of the public management and the acquisition procedures, different controllers models of different manufacturers are acquired, making it difficult the integration in function of its proprietary technologies and the lack of one politics and governmental effort in considering standardizations for the sector, mainly about interoperability. Recently was initiated a mobilization of standards establishing to the Transportation area in the United States, Japan and Europe, through the participation of the agencies that manage the urban traffic, hardware and software solutions providers, academic community, local standardizations agencies and the varied instances of the governmental sphere. This work presents the CONTRAM, a middleware model that, treating the traffic controllers installed in road networks based in distributed systems paradigms, can be used as interface between the computational applications of traffic management and the controllers of control devices, allowing the integration of different specifications in an only system. Its target is to take care of to get and set transactions on data values used to control, monitor and manage the vehicles traffic, liberating a UTCS to know technician details in the communication with the controllers. The model is based on multilayers architecture, 4-tier, allowing the resources management in centered or distributed form, in last one changing data through the Internet and it is combined to the legacies systems and OO through the black-box and object call method respectively. It was projected having in mind the use of open standards of the Transportation and Computer science industries , interoperability between different traffic control technological elements and the UTCS expansibility safe. To reach its objective, it makes use of metadata and SNMP agents technologies.

Este trabalho a dedicado ao estudo da exploração de paralelismo OU na programação em lógica com restrições em ambientes distribuídos. A programação em lógica, cuja linguagem mais significativa 6 Prolog, tem como premissa a utilização da lógica de predicados como linguagem computacional. A programação em lógica com restrições (CLP) é uma extensão da programação em lógica, onde busca-se a eficiência e a possibilidade de executar novas classes de problemas. Variáveis em CLP podem pertencer a domínios específicos como, por exemplo, reais ou booleanos. O principal conceito introduzido é a restrição. Restrição a uma equação que representa uma certa informação sobre uma variável e a sua relação com outras variáveis. o uso de restrições foi proposto para diminuir o espaço de busca na execução dos programas. Apesar de mais eficientes que a programação em lógica clássica, para algumas aplicações reais o desempenho das linguagens CLP ainda é insatisfatório. Por isso, é necessário buscar alternativas novas como a execução em paralelo. A exploração de paralelismo implícito em programas em 1ógica já demonstrou resultados promissores. Vários modelos foram propostos e implementados utilizando as duas principais fontes de paralelismo — E e OU — de forma isolada ou combinada. O objetivo principal desse trabalho é apresentar o modelo pclp(FD) de exploração de paralelismo OU multi-sequêncial para um ambiente com memória distribuída. O modelo pclp(FD) caracteriza-se pela existência de vários trabalhadores, cada um deles possuindo uma maquina abstrata completa. O escalonamento de tarefas a realizado por uma política dinâmica e distribuída. Uma tarefa em pclp(FD) equivale a um ponto de escolha e a um contexto de execução. O contexto de execução a formado por porções da pilha do exportador. Para que o importador tenha acesso ao contexto de execução utiliza-se a cópia incremental, que a uma das varias técnicas possíveis. Cada trabalhador possui a sua própria copia privada das pilhas de execução. A cópia caracteriza-se pelo envio das pilhas de execução do exportador para uma área privada do importador. A cópia incremental é uma técnica mais otimizada que verifica a existência de partes comuns entre os trabalhadores, copiando apenas as panes novas. O algoritmo de cópia incremental proposto no modelo a feito sem nenhuma centralização de informação do estado das pilhas. O projeto e implementação de um prot6tipo para esse modelo, utilizando a linguagem clp(FD), que implementa CLP sobre domínios finitos, permitirá uma analise das vantagens e desvantagens do modelo proposto. Os resultados obtidos com a análise servirão de base para trabalhos futuros, visando aprimorar a implementação e o modelo. / This work is dedicated to the study of the exploration of OR parallelism in Constraint Logic Programming for distributed environment. Logic Programming, which the most meaningful language is Prolog, has as premise the use of the logic of predicates as computational language. Constraint Logic Programming or CLP is an extension of the logic programming, where efficiency and the possibility to execute new kinds of problems are searched. A variable in CLP can belong to specific domains as, for example, Real or Boolean. The main concept introduced is the constraint. Constraint is an equation that represents a certain information over a variable and its relation with others variables. The use of constraints was proposed to decrease search space in the program execution. Although it is more efficient than classic logic programming, for some real applications, the performance of CLP languages still is unsatisfactory. So, it is necessary to search alternatives as parallel execution. The exploration of implicit parallelism in programs in logic has already demonstrated promising results. Several models have been proposed and implemented using the two main sources of parallelism - AND and OR — in an isolated or combined form. The main objective of this work is to present the pclp(FD) model of exploration of multi-sequential OR parallelism for a distributed memory environment. The pclp(FD) model is characterized for the existence of some workers, each one of them possessing a complete abstract machine. Task scheduling is executed by one dynamic and distributed policy. A task in pclp(FD) is equivalent to a choice point and an execution context. Execution context is formed by portions of the stack of the exporter. So that importer has access to the execution context, it uses incremental copy, which is one of the several possible techniques. The copy is characterized for sending execution stacks of the exporter to a private area of the importer, that is, each worker possesses its private copy of the execution stacks. The incremental copy is a more optimized technique that verifies the existence of common parts between workers, copying only the new ones. The incremental copy algorithm proposed in the model executes without centralized information of the state of the stacks. A prototype project and implementation for this model, using the language clp(FD), that implements CLP over finite domains, will allow an analysis of advantages and disadvantages of the considered model. The results gotten with the analysis will serve of base for future works, aiming to improve the implementation and the model.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-01Bitstream added on 2014-06-13T19:28:00Z : No. of bitstreams: 1 albuquerque_lct_me_ilha.pdf: 1335297 bytes, checksum: 58c32f83ffe9cb091c553528e64dc780 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho é revisada a literatura sobre o funcionamento de um sistema de telefonia celular e apresentadas propostas de aplicações de processamento distribuído, baseada em Algoritmos Genéticos na resolução do problema de alocação de canais para o sistema celular. O estudo realizado para a apresentação desta dissertação descreve o modelamento da rede celular em termos de dois operadores genéticos, além disso, são propostas duas técnicas para o problema de alocação de canais em uma rede de telefonia celular. Uma das técnicas trabalha com a compatibilidade eletromagnética, já a outra, trabalha com a mínima relação sinal interferência (SIR). Os resultados das duas técnicas são obtidos de dois algoritmos de processamento distribuído, desenvolvidos em linguagem C e com a biblioteca de programação distribuída (Message Passing Interface – MPI). Os algoritmos propostos, através de uma função objetivo, calculam a alocação sem conflito de canais entre as células, na primeira abordagem satisfazendo a compatibilidade eletromagnética e exigências da demanda de tráfego, e na segunda abordagem satisfazendo a mínima SIR e exigências da demanda de tráfego, ambos otimizando a alocação de canais / The literature about the cell phone system functioning and proposals of the distributed processing applications based on Genetic Algorithms in the assigning channels problems resolutions are presented in this study. This dissertation describes the cell phone problems modeling by two genetic operators and proposes two techniques for the telephone network allocation channels problems. One of the techniques works with the electromagnetic compatibility and the other with minimal signal interference ratio (SIR). The results of the two techniques are obtained by two algorithms distributed processing, developed in C language and Message Passing Interface (MPI). The algorithms proposed, by an objective function, calculate the allocation without channels conflict. At first, satisfying the electromagnetic compatibility and traffic demand requirements and then satisfying the minimum SIR and traffic demand requirements, both optimizing the channels allocation