1. Differentiated Consistency for Worldwide Gossips
- Author
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Davide Frey, Achour Mostefaoui, Matthieu Perrin, Pierre-Louis Roman, Francois Taiani, the World Is Distributed Exploring the tension between scale and coordination (WIDE), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Gestion de Données Distribuées (LS2N - équipe GDD), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Nantes Université (Nantes Univ), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), ANR-16-CE25-0005,OBrowser,Applications décentralisées sur navigateurs(2016), and ANR-20-CE25-0002,ByBloS,Au-delà des Blockchains : Modules de construction pour les applications à grande échelle zero-confiance multi-utilisateurs(2020)
- Subjects
[INFO.INFO-CR]Computer Science [cs]/Cryptography and Security [cs.CR] ,Blockchain ,Computational Theory and Mathematics ,Hardware and Architecture ,Signal Processing ,Distributed system ,Epidemic protocol ,[INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC] ,Eventual consistency - Abstract
International audience; Eventual consistency is a consistency model that favors liveness over safety. It is often used in large-scale distributed systems where models ensuring a stronger safety incur performance that are too low to be deemed practical. Eventual consistency tends to be uniformly applied within a system, but we argue a demand exists for differentiated eventual consistency, e.g. in blockchain systems.We propose UPS to address this demand. UPS is a novel consistency mechanism that works in pair with our novel two-phase epidemic broadcast protocol GPS to offer differentiated eventual consistency and delivery speed. We propose two complementary analyses of the broadcast protocol: a continuous analysis and a discrete analysis based on compartmental models used in epidemiology. Additionally, we propose the formal definition of a scalable consistency metric to measure the consistency trade-off at runtime. We evaluate UPS in two simulated worldwide settings: a one-million-node network and a network emulating that of the Ethereum blockchain. In both settings, UPS reduces inconsistencies experienced by a majority of the nodes and reduces the average message latency for the remaining nodes.
- Published
- 2023