Distributed Systems Foundations - An Introduction to Master Students

In this mini-course I will be presenting some of the fundamental topics that form the basis of research in Distributed Systems and Computing. My goal is to get you all up to speed on the foundations so that by the end of the quarter you are ready to launch into Cloud Computing and Blockchain. The topics we will cover are in no way exhaustive, and of course, they reflect my own subjective biases and some of my current interests. The course will include 4 lectures covering the following topics.  To get the most out of the lectures, please try to attend them in sequence as the later lectures build on material covered in the prior lectures. Topics will include :

1. Blockchains : Blockchains and their computation-based Proof of Work to solve the consensus problem in a large-scale distributed setting.
2. Foundations of Distributed Computing : Lamport’s model of Distributed Systems and message passing. Causality, time, Lamport Logical Clocks, Vector Clocks and protocols for clock synchronization, distributed mutual exclusion and detection of global state properties.
3. Failures and Crash Fault-tolerance : Introduce the notion of failures, including crash and malicious faults. Initially the focus is on crash failures and develop a simple protocol based Lamport’s causality model to manage a fault-tolerant Replicated Dictionary. Then we will introduce the notion of quorums, and develop the foundation of Paxos, a protocol for managing a replicated state machine using a replicated log. Commit protocols in distributed databases (2-phase commit) and relationship to Paxos.
4. Malicious Faults: Byzantine Fault-tolerance : Extend consensus protocols developed for crash failures to handle malicious failures. Byzantine Generals Problem, and discuss the Practical Byzantine Fault-Tolerance protocol.  

Amr El Abbadi est professeur d'informatique. Il a obtenu sa licence en ingénierie à l'Université d'Alexandrie, en Égypte, et son doctorat à l'Université de Cornell. Ses recherches portent sur les systèmes distribués tolérants aux pannes et les bases de données, et plus récemment sur la gestion des données en nuage, les systèmes basés sur la blockchain et les questions de confidentialité. El Abbadi est membre de l'ACM, de l'AAAS et de l'IEEE.  Il a été président du département d'informatique de l'UCSB de 2007 à 2011. Il a été doyen associé des études supérieures à l'université de Californie, Santa Barbara, de 2021 à 2023.  Il a été rédacteur en chef de plusieurs revues consacrées aux bases de données, notamment The VLDB Journal, IEEE Transactions on Computers et The Computer Journal. Il a été président du programme de plusieurs conférences sur les bases de données et les systèmes distribués, dont la plus récente est SIGMOD 2022. Il siège actuellement au comité exécutif du comité technique de l'IEEE sur l'ingénierie des données (TCDE) et a été membre du conseil d'administration du VLDB Endowment de 2002 à 2008. En 2007, le professeur El Abbadi a reçu le UCSB Senate Outstanding Mentorship Award pour son excellence dans l'encadrement des étudiants diplômés. En 2013, son étudiant, Sudipto Das, a reçu le SIGMOD Jim Gray Doctoral Dissertation Award. Le professeur El Abbadi est également co-récipiendaire du prix Test of Time lors de l'EDBT/ICDT 2015.  Il a publié plus de 350 articles sur les bases de données et les systèmes distribués et a supervisé plus de 40 doctorants.

Contact : tristan [dot] allardirisa [dot] fr