Μηδενικής Γνώσης Επαληθευσιμότητα Κατανεμημένης Αποθήκευσης

Abstract

Στην εποχή της πληροφορίας, τα κατανεµηµένα συστήµατα αρχείων αποτελούν µια απο- δοτική λύση στις διαρκώς αυξανόµενες ανάγκες αποθήκευσης µεγάλων όγκων δεδοµένων. Η αποµάκρυνση από το συγκεντρωτικό µοντέλο του απλού διακοµιστή και ο διαµοιρασµός των δεδοµένων σε µια οργανωµένη συστάδα πολλαπλών κόµβων ευνοεί την κλιµακωσιµότητα του συστήµατος, όµως στερείται κεντρικής αρχής ελέγχου. ∆εδοµένου ότι οι κόµβοι αυτοί µπορεί να αποτελούν ξεχωριστές ϕυσικές οντότητες στις οποίες πιθανώς να έχουν ϕυσική ή αποµα- κρυσµένη πρόσβαση τρίτα πρόσωπα, εγείρονται ερωτήµατα σχετικά µε την ακεραιότητα των δεδοµένων που ϕέρουν. Στόχος της παρούσας διπλωµατικής είναι ο σχεδιασµός και η υλοποίηση ενός κατανεµη- µένου συστήµατος αρχείων που ϑα προσφέρει µια λύση στο πρόβληµα της ακεραιότητας των δεδοµένων του χρήστη. Για την επίτευξη αυτού, χρησιµοποιούµε την τεχνολογία του Ethe- reum, µε σχεδιασµό κατάλληλων έξυπνων συµβολαίων, εισάγοντας στο hdfs µια τρίτη έµπι- στη οντότητα, υπεύθυνη για τον παραπάνω έλεγχο. Επιπλέον εκµεταλλευόµαστε τη µέθοδο των zk-SNARKs, µε τους επιµέρους κόµβους της συστάδας να κατασκευάζουν κατάλληλες αποδείξεις µηδενικής γνώσης, ικανές να µας πείσουν για την ακεραιότητα των δεδοµένων που ϕέρουν, οι οποίες και ϑα ελέγχονται µέσω των έξυπνων συµβολαίων (on-chain). Κατά τον τρόπο αυτό καθιερώνουµε ένα σύστηµα ελέγχου που ϐασίζεται στην δηµόσια επαληθευ- σιµότητα του Ethereum χωρίς να ϑυσιάζει την εµπιστευτικότητα, αφού οι αποδείξεις που στέλνουν οι κόµβοι δεν προδίδουν καµία πληροφορία σχετικά µε το περιεχόµενο των δεδο- µένων που αντιπροσωπεύουν. ΄Ετσι κάθε χρήστης του συστήµατος έχει τη δυνατότητα να επαληθεύσει πως τα αρχεία του δεν έχουν τροποποιηθεί ή διαγραφθεί από τρίτα πρόσωπα µε πιθανές µεθόδους που δεν υπακούουν στο πρωτόκολλο του hdfs. Κατόπιν πειραµατικής αξιολόγησης συµπεραίνουµε πως η ασφάλεια των δεδοµένων σε ένα κατανεµηµένο σύστηµα αρχείων είναι επιτεύξιµη σύµφωνα µε την παραπάνω προσέγγιση, µε σχετικά µικρό κόστος ως προς τη διαθεσιµότητα του συστήµατος, όµως περιορίζεται από τις υψηλές υπολογιστικές απαιτήσεις των zk-snarks.