Interlocal: İntegrity and replication guaranteed locality-based peer-to-peer storage system

Abstract

Bilgisayar sistemlerinde veri depolama eğilimi veriyi lokal olarak tutmaktan dışkaynak kullanımına kaymış. Kullanıcıların veriyi bulut veya görevdeş ağlardatutma eğilimi yanında, önemli bir gereksinim de bilginin güvenliğidir. Başlıca güvenlikgereksinimlerinden birisi dosyaların tamamını kullanıcı tarafına almadan tutarlılığınınsağlanması ve güncellemelerin yapılabilmesidir. Görevdeş depolama sistemlerindesağlanması önemli diğer bir özellik tepki süresi ve hızlı erişim acısından dosyalarınveri sahibine yakın düğümlerde tutulmasıdır. Tez çalışmasının birinci kısmında, di-namik ispatlanabilir veri saklama adlı model önerilip, başarım analizi yapılmış. Bumodelde, atlamalı liste yapılı optimize edilmiş FlexList adlı bir veri yapısı sunup, buyapıyı temel alan FlexDPDP adlı bütün dinamik ispatlanabilir veri saklama sistemiönerilmiştir. Ayrıca, FlexDPDP işlemleri için optimize algoritmalar önerilip, bun-ların zaman, enerji ve depolama boyutu bakımından kazanımları analiz edilmiştir.?Ikinci kısımda ise, InterLocal adlı yeni bir tutarlılık ve replikasyon garantili yerelgörevdeş depolama sistemi önerilmektedir. InterLocal, her düğümde bilgi tutarlılığınısağlayabilmek amacıyla atlamalı grafik veri yapısı tabanlı FlexDPDP kullanıp, dönümnoktalı çok boyutlu ölçeklenebilir algoritmalar ile düğüm yer hesaplaması yapmak-tadır. Hem normal atlamalı grafik tabanlı depolama sistemi hem de InterLocal depo-lama sisteminin gerçekleştirimi yapılmış ve başarımları çesitli ağ senaryolarında Plan-etLab ortamındaki deneylerde karsılaştırılmış. Dosya erişim süresinde tutarlılığısağlama koşulu ile üç kat kadar hızlanma elde edilmiş ve en kötü senaryoda bile nor-mal atlamalı grafik depolama sisteminin erişim süresinin sağlandığı gözlenmiştir.

Trend in computer storage flows from possessing data locally to data outsourcing.Although users tend to store data at cloud or peer-to-peer storage systems, they alsorequire guarantees about the security of data. A key requirement is the ability tocheck integrity of the files without downloading them and make necessary updates.In case of peer-to-peer storage systems, it is also desirable to place files at the nodesphysically close to the data owner for minimal response time and efficient access.In the first part of this thesis, we implement and examine a system based on DynamicProvable Data Possession (DPDP) model. We present an optimized data structurebased on skip lists called FlexList and its advantages over other data structures.We then propose FlexDPDP: a complete dynamic provable data possession systememploying FlexList. Furthermore, we develop optimized algorithms for FlexDPDPoperations and analyze the efficiency gains in terms of time, size and energy.In the second part of this thesis, we propose and evaluate InterLocal, a novelintegrity and replication guaranteed locality-based peer-to-peer storage system. Weemploy a skip graph as the underlying overlay structure, and use landmark multidimensionalscaling for peer locality calculation, on the top of FlexDPDP at each nodeto provide data integrity. We implement both a regular skip graph based storagesystem and InterLocal, and evaluate their performance on the PlanetLab under variousscenarios. We obtain 3x speed up in terms of le access by providing InterLocal,and a gradual performance decrease in case of replica failures, having a worst-caseperformance that is equal to that of a regular skip graph based storage system.