拜占庭容錯算法在Web Services服務(wù)提供上的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著Web Services技術(shù)和分布式系統(tǒng)的日益發(fā)展和廣泛應(yīng)用，我們對其可靠性、可用性和安全性的要求越來越高。高可用性的系統(tǒng)要求在部分部件發(fā)生故障或遭受攻擊的情況下，仍然可以持續(xù)提供正確的服務(wù)。而這些故障中拜占庭故障是使服務(wù)中斷和錯誤的重要原因。拜占庭故障是分布式系統(tǒng)在執(zhí)行某個算法期間發(fā)生的任意的故障。它包含我們通常所說的崩潰故障和發(fā)送疏漏故障等。當有拜占庭故障發(fā)生時，系統(tǒng)可能會按照非預(yù)期的方式做出回應(yīng)，除非該系統(tǒng)被設(shè)計為拜占庭故障容

2、忍的。然而分布式的Web Services服務(wù)商往往需要在非安全可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中也能持續(xù)提供服務(wù)。Web Services架構(gòu)不僅需要抵御良性故障還要容忍拜占庭故障。 本文的主要工作和創(chuàng)新點如下： 本文詳細介紹了故障容忍的研究進展，總結(jié)各種同步和異步環(huán)境下的解決方案，分析了使用狀態(tài)機復(fù)制技術(shù)和決議證書技術(shù)構(gòu)建容錯系統(tǒng)，并深入研究了拜占庭容錯算法的過程。 本文針對傳統(tǒng)的拜占庭故障容忍算法在消息驗證上使用公鑰簽名體系

3、效率不高的問題，引入了消息認證碼作為公鑰簽名的替代方案，提出了消息認證碼向量概念。為了解決消息認證碼不能向第三方證明已有證書這一固有缺陷，本文改進了視圖變更協(xié)議，通過將決議證書和消息確認技術(shù)相結(jié)合，節(jié)點主動請求證書，從而設(shè)計出一種改進的BYZMV算法。 針對以往的研究者大多是通過建立自有協(xié)議來達到節(jié)點間的一致性目標，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不能保證消息的可靠到達，容易被防火墻攔截而導(dǎo)致容錯算法失敗的情況，本文深入研究了在Interne

4、t環(huán)境中建立可拜占庭容錯的Web Services系統(tǒng)，該系統(tǒng)將容錯協(xié)議封裝在通用的SOAP中，避免自有協(xié)議在通過防火墻時被攔截的問題。同時，本文提出了模塊化和插件化的故障容忍體系，使得我們可以在已經(jīng)投入使用的Web Services環(huán)境中，無縫地加入容錯功能，實現(xiàn)對用戶透明的Web Services故障容忍服務(wù)。 本文采用了Axis2C作為Web Services引擎，實現(xiàn)了一個容錯Web Services服務(wù)端和客戶端，重點