Dipartimento di
Scienze Ambientali, Informatica e Statistica

Networking and Distributed Systems

L’attività di ricerca del laboratorio riguarda principalmente lo studio di modelli, algoritmi e  software per sistemi distribuiti e reti di telecomunicazioni. L' obiettivo principale è migliorare la qualità del servizio dei sistemi distribuiti, intesa come livello di sicurezza, performance, scalabilità e affidabilità. Gli ambiti applicativi includono lo studio di reti wireless, sistemi cloud e ledger distribuiti (blockchain), sistemi per IoT, architetture software altamente distribuite. Le metodologie utilizzate spaziano dall’uso di modelli analitici (process algebra, reti code, processi stocastici) alla simulazione per eventi e includono la sperimentazione e le misure su sistemi reali.

Gruppo di ricerca

Collaboratori

  • Ivan Malakhov
  • Daria Smuseva
  • Gabriele Gemmi
  • Muhammad Waqas Swati
  • Diletta Olliaro

Collaborazioni

Pubblicazioni

  • Leonardo Maccari, Renato Lo Cigno:
    Improving Routing Convergence With Centrality: Theory and Implementation of Pop-Routing. IEEE/ACM Trans. Netw. 26(5): 2216-2229 (2018)
  • Simonetta Balsamo, Andrea Marin, Isi Mitrani, Nicola Rebagliati:
    Prediction of the Consolidation Delay in Blockchain-based Applications. ICPE 2021: 81-92
  • Andrea Marin, Sabina Rossi, Matteo Sottana:
    Dynamic Resource Allocation in Fork-Join Queues. ACM Trans. Model. Perform. Evaluation Comput. Syst. 5(1): 3:1-3:28 (2020)
  • Miralem Mehic, Peppino Fazio, Stefan Rass, Oliver Maurhart, Momtchil Peev, Andreas Poppe, Jan Rozhon, Marcin Niemiec, Miroslav Voznák:
    A Novel Approach to Quality-of-Service Provisioning in Trusted Relay Quantum Key Distribution Networks. IEEE/ACM Trans. Netw. 28(1): 168-181 (2020)
  • Leonardo Maccari, Lorenzo Ghiro, Alessio Guerrieri, Alberto Montresor, Renato Lo Cigno:
    Exact Distributed Load Centrality Computation: Algorithms, Convergence, and Applications to Distance Vector Routing. IEEE Trans. Parallel Distributed Syst. 31(7): 1693-1706 (2020)

Casi di studio

  • Analisi di sicurezza e prestazioni di reti wireless con particolare attenzione a 5G e 6G;
  • Digital contact tracing;
  • Applicazioni ed analisi di protocolli su blockchain;
  • Sicurezza di reti con distribuzione quantistica di chiavi;
  • Routing su reti

Progetti di ricerca

NiRvAna - Noninterference and Reversibility Analysis in Private Blockchains

PRIN 2020

L'informatica distribuita è ormai diventata una tecnologia pervasiva a causa dell'adozione diffusa di dispositivi elettronici connessi all'infrastruttura Internet, che vengono utilizzati da privati, aziende e istituzioni per svolgere un numero crescente di attività in modalità digitale. Uno degli esempi più importanti dell'ultimo decennio è la tecnologia blockchain. Si tratta di un registro distribuito che registra permanentemente le transazioni che avvengono tra parti non fidate in un ambiente decentralizzato e disintermediato, ideato per evitare il problema della doppia spesa nelle piattaforme di valuta virtuale.
Una serie di carenze influiscono sulle blockchain pubbliche e senza autorizzazione, incluso il consumo eccessivo di energia richiesto dal protocollo di consenso e i conflitti tra immutabilità dei dati e normative. Nel caso specifico dei metodi di pagamento innovativi, vi sono anche i rischi di perdere la sovranità monetaria e di minare la stabilità finanziaria, come testimonia il fatto che molte banche centrali stanno esplorando l'emissione di quella che viene chiamata Central Bank Digital Currency (CBDC). Per questi motivi le blockchain private e autorizzate stanno prendendo piede, poiché alla fine potrebbero dare alle aziende un maggiore grado di controllo.
Lo sviluppo di sistemi distribuiti complessi come le blockchain private è estremamente impegnativo in termini di garanzia di alti livelli di corretto funzionamento, protezione dei dati e qualità del servizio. Diventa persino un problema critico nelle piattaforme CBDC, dove errori, violazioni dei dati e scarse prestazioni possono avere conseguenze economiche e sociali difficili da stimare. Ciò richiede un approccio basato su modelli nelle prime fasi di progettazione in modo da consentire la previsione delle proprietà del sistema.
Il progetto NiRvAna riguarda l'uso di metodi formali per la modellazione compositiva di aspetti funzionali e non funzionali del comportamento e della struttura delle blockchain private. Dal lato dell'analisi, ci concentreremo su proprietà rilevanti come la non interferenza e la reversibilità. Il primo riguarda l'assenza di fuga di informazioni, a causa di canali segreti qualitativi o quantitativi, dalla governance privata della blockchain agli utenti autorizzati. Quest'ultimo si occupa di annullare le transazioni, a causa della conformità normativa, in modo tale da riportare tempestivamente il sistema in uno stato precedente di coerenza. Ciò sarà realizzato sviluppando o estendendo linguaggi di modellazione, tecniche di analisi e strumenti software secondo una visione integrata di obiettivi di correttezza, sicurezza e prestazioni.

Last update: 17/04/2024