arvutiteaduse instituudi lõputööderegister


Turvalise ühisarvutuse rakenduste otstarbekuse analüüs
Nimi Reimo Rebane
Kokkuvõte Vaatleme stsenaariumi, kus mitu organisatsiooni sooviks oma individuaalsetest andmebaasidest ehitada ühe suure andmebaasi. Andmebaasi ehitamise eesmärgiks on ühiselt teostada arvutusi, mis oleksid kasulikud kõikidele osapooltele. Ühest küljest võivad kõik osapooled oma andmed avalikustada ning selle põhjal vajalikke arvutusi teha. Teisest küljest, ei ole kõiki andmeid võimalik avalikustada ning suur osa kasulikke arvutusi tehakse tõenäoliselt just privaatsete andmete pealt. Andmete avalikustamist võivad takistada nii organisatsiooni sisesed reeglid, kui ka seadused. Antud probleemile on olemas krüptograafiline lahendus - turvaline ühisarvutus. Turvalise ühisarvutuse abil saavad osapooled teha arvutusi nii, et iga osapool saab teada ainult arvutuse tulemuse ja ei saa teada midagi uut lähteandmete kohta. Käesolevas töös uurime ühe konkreetse turvalise ühisarvutuste raamistiku, Sharemindi, rakenduste jõudlust. Praegune Sharemindi rakendusserver töötab kolme masina peal, mis omavahel suheldes teostavad arvutusi. Antud raamistikus kasutatava turvalise ühisarvutuse jõudlus sõltub peamiselt edastatud andmete mahust ning seega võrgu jõudlusest, mille peal arvutusi läbi viiakse. Me ehitasime lineaarse regressioonimudeli, mille eesmärgiks on ennustada protokollide tööaega sõltuvalt võrgu parameetritest. Baasmudeli loomisel fikseerisime võrgu parameetrid olemasolevate tööriistadega ning hindasime mudeli parameetrite väärtused. Eksperimendid mudeli loomiseks viisime läbi eriotstarbelisel Sharemindi arvutusklastril. Teades mudeli parameetrite väärtuseid üritasime võrgu parameetrite põhjal ennustada mudeli tööaega. Klasti süsteemi peal valideerisime mudelit, ennustades algoritmide tööaega. Uurisime Apriori andmekaeve algoritmi, mis kasub Sharemindi turvalise ühisarvutuse protokolle. Ennustuse tulemused olid lähedased tegelikule protokollidele kulutatud ajale. Mudeli valideerimiseks paigaldasime Sharemindi raamistiku mitmelt pilveteenuse pakkujalt renditud taristule. Pilveteenused kiirendavad mitmesuguste rakenduste, eelkõige veebiteenuste arendusprotsessi, minimaliseerides esmast investeeringut, sest alustavad firmad ei pea oma riistvara hankima. Riistvara soetamise ja haldamise kulud vahetatakse pilveteenuse vastu. Pilve keskkonnas ei õnnestunud meil täpseid ennustusi protokollide tööaja kohta teha. Küll aga õnnestus teha umbkaudseid hinnanguid mudeli parameetrite kohta ning nende põhjal prtokollide tööaega hinnata. Kuigi hinnangud ei olnud väga täpsed, saime järeldada, et meie mudel ei ole vale, aga me ei suuda mudeli sisendparameetreid, võrgu latentsust ja ribalaiust, täpselt mõõta ning seetõttu on ka meie ennustused ebatäpsed. Selles töös uurisime ka turvalisel ühissalastusel põhinevate pilverakenduste majanduslikku otstarbekust. Jälgisime kahte aspekti: kas turvaline ühisarvutus pilves on piisavalt kiire ning kas kulud on mõistlikud. Leidsime, et arvutuste jõudlus on piisav mitmete potentsiaalsete rakenduste jaoks. Turvalise küsimustiku näitestsenaariumi põhjal järeldasime, et turvalise ühisarvutuse kulud pilverakendustes on samuti mõistlikud. Pilvekeskonnas on kaks peamist kuluallikat: serveri ülalhoidmiskulud ning võrguliiluse kulud. Leidsime, et suure hulga rakenduste jaoks on serveri ülalhoidmine kulukam kui andmeedastus. Selle töö tulemusena leidsime, et turvaline ühissalastus on mõistlik lahendus selliste rakenduste puhul, kus andmete privaatsuse tagamine on kriitilise tähtsusega. Tulemused näitavad, et Sharemindil põhinevad rakendused on praktilised ka siis, kui nad on juurutatud üle maailma laiali asuvates serverites. Lisaks näitasid meie katsed, et Sharemindi protkollide jõudlust saaks tõsta parandades vaba oleva võrgu ribalaiuse kasutamist raamistiku protokollide poolt.
Lõputöö keel inglise
Lõputöö tüüp Magister - Informaatika
Juhendaja(d) Dan Bogdanov, Sven Laur, Tuomas Aura
Kaitsmise aasta 2012
PDF