Verifying Safety of Fault-Tolerant Distributed Components -- Extended Version

Rabéa Ameur-Boulifa (1) , Raluca Halalai (2) , Ludovic Henrio (3) , Eric Madelaine (3)

1 Télécom ParisTech
2 Facultatea de Litere - Faculté des lettres
3 OASIS - Active objects, semantics, Internet and security

We shows how to ensure correctness and fault-tolerance of distributed components by behavioural speci cation. We specify a system combining a simple distributed component application and a fault-tolerance mechanism. We choose to encode the most general and the most demanding kind of faults, Byzantine failures, but only for some of the components of our system. With Byzantine failures a faulty process can have any behaviour, thus replication is the only convenient classical solution; this greatly increases the size of the system, and makes model-checking a challenge. Despite the simplicity of our application, full study of the overall behaviour of the combined system requires us putting together the speci cation for many features required by either the distributed application or the fault-tolerant protocol: our system encodes hierarchical component structure, asynchronous communication with futures, replication, group communication, an agreement protocol, and faulty components. The system we obtain is huge and we have proved its correctness by using at the same time data abstraction, compositional minimization, and distributed model-checking.

Nous montrons comment assurer la correction et la tolérance aux pannes de composants distribués à l'aide de spéci cations comportementales. Nous spéci ons un système combinant une application distribuée très simple avec un mécanisme de tolérance aux pannes. Nous avons choisi le type de fautes le plus général et le plus exigeant, les pannes Byzantines, mais seulement pour une partie des composants de notre système. Avec des pannes Byzantines un composant peut avoir n'importe quel comportement, et la replication est la seule solution classique convenable; ceci augmente de beaucoup la taille du système, et sa véri cation par des techniques de model-checking est un dé . Malgré la simplicité de notre application, l' étude complète du système nous oblige à combiner de nombreux aspects nécessaires à l'application distibuée ou au protocole de tolérance aux pannes: notre système utilise une architecture de composants hiérarchiques, des communications asynchrones avec futurs, de la replication, de la communication de groupe, et un protocole de consensus. Le système obtenu est très gros, et nous avons pouvé sa correction en combinant des techniques d'abstraction de données, de minimisation compositionnelle, et de model-checking distribué.

Mots clés: Byzantine faults; distributed systems; software components; behavioural semantics; veri cation; model-checking; distributed model-checking

Domaines: Calcul parallèle, distribué et partagé [cs.DC]; Génie logiciel [cs.SE]

Rabéa Ameur-Boulifa, Raluca Halalai, Ludovic Henrio, Eric Madelaine. Verifying Safety of Fault-Tolerant Distributed Components -- Extended Version. [Research Report] RR-7717, INRIA. 2011, pp.31. ⟨inria-00621264⟩