Discreet - Pub/Sub for Edge Systems

Abstract

The number of devices connected to the Internet has been growing exponentially over the last few years. Today, the amount of information available to users has reached a point that makes it impossible to consume it all, showing that we need better ways to filter what kind of information is sent our way. At the same time, while users are online and access all this information, their actions are also being collected, scrutinized and commercialized with little regard for privacy. This thesis addresses those issues in the context of a decentralized Publish/Subscribe solution for edge systems. Working at the edge of the Internet aims to prevent centralized control from a single entity and lessen the chance of abuse. Our goal was to devise a solution that achieves efficient message delivery, with good load-balancing properties, without revealing its participants subscription interests to preserve user privacy. Our solution uses cryptography and probabilistic data sets as a way to obfuscate event topics and user subscriptions. We modeled a cooperative solution, where publisher and subscriber nodes work in concert to route events among themselves, by leveraging a onehop structured overlay. By using an experimental evaluation, we attest the scalability and general performance of the proposed algorithms, including latency, false negative and false positive rates, and other useful metrics.

O número de aparelhos ligados a Internet têm vindo a crescer exponencialmente ao longo dos últimos anos. Hoje em dia, a quantidade de informação que os utilizadores têm disponível, chegou a um ponto que torna impossível o seu total consumo. Isto leva a que seja necessário encontrarmos melhores formas de filtrar a informação que recebemos. Ao mesmo tempo, as ações do utilizadores estão a ser recolhidas, examinadas e comercializadas, sem qualquer respeito pela privacidade. Esta tese trata destes assuntos no contexto de um sistema Publish/Subscribe descentralizado, para sistemas na periferia. O objectivo de operar na preferia da Internet está em prevenir o controlo centralizado por uma única entidade e diminuir a oportunidade para abusos. O nosso objectivo foi conceber uma solução que realiza entrega de mensagens eficientemente, com boas propriedades na distribuição de carga e sem revelar on interesses dos participantes, de forma a preservar a sua privacidade. A nossa solução usa criptografia e estruturas de dados probabilísticas, como uma forma de ofuscar os tópicos dos eventos e as subscrições dos utilizadores. Modelamos o sistema com o objectivo de ser uma solução cooperativa, onde ambos os tipos de nós Editores e Assinantes trabalham em concertadamente para encaminhar eventos entre eles, ao fazerem uso de uma estrutura de rede sobreposta com um salto. Fazendo uma avaliação experimental testámos a escalabilidade e o desempenho geral dos algoritmos propostos, incluindo a latência, falsos negativos, falsos positivos e outras métricas úteis.