公安网环境下拜占庭故障模型容错技术研究

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公安信息系统建设、运维与管理是综合性强、关联性广的系统工程,与公安的发展密切相关,与公安的工作需求密切相关,其信息量也特别巨大。随着系统规模的不断扩大,系统的稳定性、可用性显得十分重要,如何有效地检测系统故障将是公安信息化建设面临的、需要解决的重要课题。为此,本文研究了公安专网环境下支持拜占庭故障模型的容错技术,以充分发挥公安信息化的作用。拜占庭故障作为一种通用故障模型,能够有效刻画软件错误、恶意入侵等故障行为。但拜占庭容错技术自身的不足,影响了其在实际系统中的应用。首先,现有拜占庭容错技术侧重于屏蔽故障,对应用多样化的容错需求支持不足。其次,拜占庭故障可以通过含糊行为等手段欺骗正确节点,上层应用或者管理员甚至不容易觉察到拜占庭故障的存在,故障隐蔽性对故障检测提出了挑战。第三,拜占庭故障随着模块之间依赖关系在系统范围内传播导致故障根源与故障表征呈现非关联性,增大了定位故障根源的复杂性。针对上述问题,本文对专网环境下支持拜占庭故障模型的容错技术,从限制、检测以及屏蔽拜占庭故障等角度出发开展研究工作,并开发了原型来支持实际系统构建。针对拜占庭故障检测中故障行为隐蔽、缺乏有效检测手段以及检测结果正确性难以保证等问题,采用一致性检查和审计判断被检测节点是否存在含糊行为、软件错误;通过构建Quorum检测器避免检测器自身是拜占庭故障节点对检测结果正确性的影响。实验表明,B-Detector对被检测系统侵入较小,满足实际系统的性能需求,同时结合航空分布式优化设计系统(AGrid)验证了B-Detector在实际系统中的可用性。
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