Direction de recherche : Salima BENBERNOU

Co-encadrement : OUZIRI Mourad

Utilisation de Blockchain pour décentraliser les systèmes de communication et le sharding de l'historique des transactions

La Blockchain a permis la fiabilité de l’information par son consensus, l’immuabilité des données enregistrées et la transparence des transactions. Cette thèse présente la conception et l’évaluation de méthodes permettant la décentralisation et l’évolutivité de la blockchain. La première partie de cette thèse propose un protocole d’identification décentralisé et sécurisé bénéficiant de la puissance et de la résilience des blockchains. La gestion de l’identité des utilisateurs de la blockchain élimine le point de défaillance unique des PKI traditionnels. La clé publique et la signature sont enregistrées dans la blockchain après validation de l’identité du signataire par des smart contracts. La capacité à faire évoluer une blockchain réside principalement dans l’amélioration de la technologie sous-jacente plutôt que de déployer du nouveau matériel.
La deuxième contribution de cette thèse propose SecuSca, une approche qui fait un compromis entre sécurité et évolutivité. Elle conçoit un modèle de réplication efficace, qui crée un sharding dans lequel les blocs sont stockés sur différents nœuds.
Pour maintenir le niveau requis de sécurité, l’approche proposée réduit la réplication des blocs qui ont une profondeur plus élevée. L’approche réduit la réplication des anciens blocs. L’en-tête de bloc de chaque bloc est stocké par tous les nœuds pour parvenir à un consensus. Ensuite, nous optimisons cette dernière approche en choisissant les nœuds qui stockeront le bloc en fonction de leurs capacités plutôt qu’un choix aléatoire.
La dernière partie de cette thèse est motivée par une faille de sécurité dans la conception de la dernière approche. Nous proposons un théorème garantissant la sécurité du mécanisme de maintenance de l’historique contre les attaques. De plus, nous prouvons des résultats sur la réplication de blocs à grande échelle. Nous étudions également comment cela permet de valider 5000 transactions par seconde tout en permettant aux mineurs de participer avec seulement 200 Go par an, faisant du protocole une excellente solution pour résoudre le trilemme de la blockchain en garantissant la décentralisation en plus d’être évolutif.

Publications 2019-2022

• 2022
  • K. Khacef : “Trade-off Between Security and Scalability in Blockchain Systems”, thèse, soutenance 09/12/2022, direction de recherche Benbernou, Salima, co-encadrement : Ouziri, Mourad (2022)
  • K. Khacef : “SparseChain: Sparse Distributed Blockchain Storage Protocol”, (2022)
• 2021
  • K. Khacef, S. Benbernou, M. Ouziri, M. Younas : “Trade-off Between Security and Scalability in Blockchain Design: A Dynamic Sharding Approach”, Conference on Deep Learning, Big Data and Blockchain, vol. 309, Lecture Notes in Networks and Systems, Rome (virtual), Italy, pp. 77-90 (2021)
• 2019
  • K. Khacef, G. Pujolle : “Secure Peer-to-Peer communication based on Blockchain”, Web, Artificial Intelligence and Network Applications. Proceedings of the Workshops of the 33^rd International Conference on Advanced Information Networking and Applications (WAINA-2019), vol. 927, Advances in Intelligent Systems and Computing, Matsue, Japan, pp. 662-672, (Springer) (2019)