CRDTs tolerantes a faltas bizantinas, verificação de invariantes de domínio e arquiteturas local-first para interoperabilidade na Administração Pública: uma revisão sistemática da literatura

Resumo

Esta revisão sistemática da literatura analisa o estado da arte dos Conflict-Free Replicated Data Types (CRDTs) tolerantes a faltas bizantinas, da verificação de invariantes de domínio e das arquiteturas local-first, com o objetivo de fundamentar a conceção do modelo RSTB (Reconciliação Semântica Tolerante a Faltas Bizantinas) para a interoperabilidade de dados na Administração Pública Angolana. A revisão seguiu as orientações PRISMA 2020. Foram pesquisadas as bases Scopus, Web of Science Core Collection e ACM Digital Library, complementadas por forward e backward citation searching. Incluíram-se publicações revistas por pares, em língua inglesa, relevantes para as cinco questões de investigação definidas. A heterogeneidade dos estudos determinou a adoção de uma síntese narrativa. A pesquisa nas bases bibliográficas identificou 1 992 registos, dos quais 487 satisfizeram os critérios de elegibilidade; a estes acresceram 61 estudos identificados por citation searching, perfazendo 548 estudos incluídos. Destes, 110 constituíram o núcleo prioritário de síntese, composto pelos 61 estudos identificados por citation searching e por 49 estudos selecionados por um score de relevância estratificado por questão de investigação, e sujeito a extra ção detalhada de dados e a avaliação da qualidade metodológica. Os restantes estudos elegíveis foram caracterizados pelos respetivos metadados bibliográficos. A evidência demonstra que não existe ainda uma solução capaz de integrar, em simultâneo, consistência eventual forte sob adversários bizantinos, verificação semântica de invariantes de domínio e operação local-first em hardware de capacidade limitada. Em contrapartida, os avanços em BFT-CRDTs, Proof-Carrying CRDTs e DL-Lite fornecem bases sólidas para soluções integradas. A lacuna identificada fundamenta a pertinência do modelo RSTB, que, à data desta revisão, ainda não se encontra concebido: a revisão precede e informa a sua conceção.

Keywords: CRDTs, Tolerância a faltas bizantinas, Sistemas local-first, Interoperabilidade de dados, Proof-Carrying CRDTs, Administração Pública eletrónica

Abstract

This systematic literature review examines the state of the art in Byzantine fault-tolerant Conflict-Free Replicated Data Types (CRDTs), domain invariant verification, and local-first architectures, with the aim of providing a theoretical foundation for the design of the RSTB model (Byzantine Fault-Tolerant Semantic Reconciliation) for data interoperability in the Angolan Public Administration. The review followed the PRISMA 2020 guidelines. Searches were conducted in Scopus, the Web of Science Core Collection, and the ACM Digital Library, complemented by forward and backward citation searching. Peer-reviewed publications in English relevant to the five predefined research questions were included. Given the heterogeneity of the studies, a narrative synthesis approach was adopted. The database searches identified 1,992 records, of which 487 met the eligibility criteria. An additional 61 studies were identified through citation searching, resulting in a total of 548 included studies. Of these, 110 formed the prioritized synthesis corpus, comprising the 61 studies identified through citation searching and 49 studies selected using a relevance score stratified by research question. These studies underwent detailed data extraction and methodological quality assessment. The remaining eligible studies were characterized using their bibliographic metadata. The evidence indicates that no existing solution yet integrates strong eventual consistency under Byzantine adversaries, semantic verification of domain invariants, and local-first operation on resource-constrained hardware. Nevertheless, advances in BFT-CRDTs, Proof-Carrying CRDTs, and DL-Lite provide a solid foundation for integrated solutions. This identified research gap supports the relevance of the RSTB model, which, at the time of this review, had not yet been designed. The review therefore precedes and informs its design.

Keywords: CRDTs; Byzantine fault tolerance; local-first systems; data interoperability; Proof-Carrying CRDTs; electronic public administration.

1 Introdução

A interoperabilidade de dados continua a constituir um dos principais desafios estruturais da transformação digital da Administração Pública, sobretudo em contextos onde a infraestrutura tecnológica permanece limitada. Os modelos de interoperabilidade amplamente adotados em iniciativas de governação digital identificam este problema como multidimensional, envolvendo componentes jurídicos, organizacionais, semânticos e técnicos. No caso angolano, estas dificuldades tornam-se particularmente evidentes. A recente reorganização político-administrativa do país, que passou a compreender 21 províncias e 326 municípios, aliada a níveis ainda reduzidos de acesso à Internet e de eletrificação nas zonas rurais, dificulta a adoção de arquiteturas centralizadas para a sincronização de dados governamentais. Paralelamente, o enquadramento legal nacional impõe requisitos rigorosos de soberania, rastreabilidade e preservação da integridade dos dados, mesmo durante períodos prolongados de funcionamento em modo offline. Neste contexto, a tensão entre disponibilidade operacional e consistência dos registos assume especial relevância. Acresce que os estudos disponíveis sobre a adoção de soluções de governo eletrônico na Administração Pública angolana continuam a ser escassos, apontando, contudo, a perceção de utilidade, a influência social e as condições facilitadoras como fatores determinantes para a aceitação destas tecnologias pelos funcionários públicos. Consequentemente, torna-se imprescindível desenvolver soluções compatíveis com as reais limitações técnicas existentes ao nível municipal.

Os Conflict-Free Replicated Data Types (CRDTs), formalizados por Shapiro, Preguiça, Baquero e Zawirski [1] e posteriormente consolidados por diversas revisões de referência, oferecem um mecanismo robusto para assegurar Consistência Eventual Forte (Strong Eventual Consistency – SEC) em ambientes distribuídos. Esta propriedade decorre da exploração das propriedades algébricas de associatividade, comutatividade e idempotência, permitindo que as réplicas convirjam sem necessidade de coordenação síncrona, mesmo perante partições da rede. Apesar destas vantagens, a sua aplicação a sistemas administrativos evidencia limitações importantes. Em primeiro lugar, os CRDTs convencionais não asseguram a verificação de invariantes específicos do domínio de aplicação [2]. Em segundo lugar, permanecem vulneráveis a comportamentos arbitrários ou maliciosos das réplicas, típicos do modelo de faltas bizantinas. Finalmente, as soluções atualmente disponíveis para CRDTs tolerantes a faltas bizantinas exigem, em regra, recursos computacionais superiores aos habitualmente disponíveis ao nível municipal. Adotam-se, para efeitos desta investigação, os seguintes pressupostos operacionais: equipamentos com capacidade de memória compreendida entre dois e quatro gigabytes e janelas de desconexão que podem estender-se por quarenta e oito a setenta e duas horas. Estes valores constituem pressupostos de projeto, formulados a partir da experiência de terreno do primeiro autor, e não resultados de medição sistemática; a sua validação empírica constitui objetivo específico da fase de caracterização infraestrutural que precederá o desenvolvimento do modelo, sendo a ausência dessa caracterização assumida como limitação na Secção 3.8.

A presente Revisão Sistemática da Literatura constitui o suporte científico do Objetivo Específico OE1 da tese de doutoramento intitulada Reconciliação Semântica Tolerante a Faltas Bizantinas em Sistemas Local-First Baseados em CRDTs: Um Modelo de Interoperabilidade de Dados para a Administração Pública Angolana. A sua condução e apresentação seguem as recomendações estabelecidas pela declaração PRISMA 2020 e pelo respetivo documento de explicação e elaboração, procurando assegurar transparência, rigor metodológico e reprodutibilidade em todas as fases do processo [3].

As restrições operacionais do problema de autonomia durante períodos de desconexão, hardware limitado nos municípios e requisitos de rastreabilidade e soberania dos dados, constituem os principais critérios para avaliar a solução de interoperabilidade. As arquiteturas centralizadas pressupõem conectividade contínua e dependência de um ponto central, comprometendo a disponibilidade em cenários de conectividade intermitente [4]. Os modelos federados, como o X-Road e o eIDAS, reduzem a centralização, mas continuam a depender da disponibilidade síncrona dos pontos de troca, não assegurando plenamente a operação autónoma offline [5].

As soluções baseadas em cadeias de blocos oferecem rastreabilidade e imutabilidade, mas os mecanismos de consenso impõem custos de latência, computação e armazenamento pouco adequados a dispositivos com recursos limitados, agravados por problemas de escalabilidade e custo em países em desenvolvimento [6]. Em contraste, o paradigma local-first permite concluir as operações localmente e sincronizá-las quando a conectividade é restabelecida. Com suporte em CRDTs, favorece a disponibilidade e a convergência das réplicas sem coordenação síncrona [4, 7].

Contudo, os CRDTs não resolvem, por si só, a verificação de invariantes de domínio, a tolerância a faltas bizantinas e as restrições computacionais associadas a esses mecanismos. Estas limitações definem as principais linhas de investigação da presente revisão e fundamentam a futura concessão do modelo RSTB.

O objetivo central da revisão consiste em mapear criticamente o estado da arte das linhas de investigação relevantes para o problema em estudo, identificar as lacunas ainda existentes na literatura e reunir os fundamentos científicos que deverão sustentar a conceção de um modelo de interoperabilidade de dados adequado ao contexto analisado. As linhas de investigação consideradas decorrem diretamente das três limitações dos CRDTs identificadas nesta Secção 1, a ausência de mecanismos de verificação de invariantes de domínio, a vulnerabilidade a faltas bizantinas e os custos computacionais associados à sua execução em hardware restrito. Deste modo, a delimitação do âmbito da revisão parte do problema de investigação e das suas exigências, não de uma solução previamente estabelecida. Importa sublinhar que, à data da realização da presente revisão, o modelo RSTB ainda não se encontra concebido. A revisão precede e informa a sua conceção, constituindo, assim, o suporte científico do Objetivo Específico OE1 da tese.

Para esse efeito, as questões de investigação foram estruturadas por meio de uma adaptação do modelo PCC (Population–Concept–Context), considerado mais adequado do que o enquadramento PICO tradicional, uma vez que esta revisão não pretende comparar intervenções nem quantificar medidas de efeito, mas antes caracterizar e organizar conhecimento tecnológico existente. Assim, definiram-se os seguintes elementos de enquadramento [8]:

• População: sistemas distribuídos para replicação de dados, incluindo CRDTs, mecanismos de replicação tolerantes a faltas bizantinas e arquiteturas local-first aplicadas à interoperabilidade de dados administrativos;

• Conceito: reconciliação semântica, tolerância a faltas bizantinas, verificação de invariantes através de fragmentos DL-Lite e estratégias de offloading computacional hierárquico;

• Contexto: Administração Pública sujeita a conectividade intermitente, janelas reduzidas de sincronização e limitações significativas de recursos computacionais, tomando Angola como caso de referência.

Neste enquadramento, a revisão procura responder às seguintes questões de investigação:

1. RQ1: Que primitivas e propriedades formais permitem aos CRDTs garantir Consistência Eventual Forte perante réplicas arbitrariamente maliciosas, dispensando coordenação síncrona?

2. RQ2: De que forma podem ser integrados invariantes de domínio decidíveis, expressos em DL-Lite, em tipos de dados replicados sem comprometer a eficiência computacional dos nós locais?

3. RQ3: Que abordagens removem a deteção e a verificação de comportamentos bizantinos do caminho crítico dos pedidos e quais os custos de latência efetivamente reportados na literatura?

4. RQ4: Que arquiteturas e mecanismos possibilitam o funcionamento autónomo de sistemas local-first em dispositivos com recursos limitados durante períodos prolongados de desconexão?

5. RQ5: Em que medida as soluções atualmente propostas para a interoperabilidade de dados respondem aos requisitos de rastreabilidade e soberania exigidos por administrações públicas sujeitas a conectividade intermitente?

2 Materiais e Métodos

A presente revisão sistemática da literatura foi conduzida em conformidade com as recomendações da declaração PRISMA 2020 [3], estruturando-se em seis etapas metodológicas interdependentes. Numa primeira fase, procedeu-se à definição do protocolo de revisão e ao enquadramento das questões de investigação. Seguiu-se a seleção das bases de dados bibliográficas, o desenvolvimento da estratégia de pesquisa, a aplicação dos critérios de elegibilidade para a seleção dos estudos, a avaliação da respetiva qualidade metodológica e, por fim, a síntese da evidência recolhida. Paralelamente, o processo de seleção dos estudos acompanhou a estrutura proposta pelo fluxograma PRISMA 2020 [3], compreendendo as fases de identificação, rastreio e inclusão, representadas na Figura 1.

2.1 Protocolo e registo

Não foi efetuado qualquer registo prospetivo do protocolo antes do início da revisão. Reconhecendo-se que esta circunstância constitui um desvio relativamente às boas práticas atualmente recomendadas para revisões sistemáticas, prevê-se o respetivo registo no Open Science Framework (OSF) através do formulário Generalized Systematic Review Registration. Esta opção justifica-se por duas razões fundamentais: por um lado, trata-se de uma plataforma de acesso livre; por outro, aceita revisões sistemáticas desenvolvidas fora do domínio biomédico, ao contrário do PROSPERO, cujo âmbito não contempla investigações desta natureza. Acresce que o OSF permite a atribuição de um identificador digital permanente (DOI), assegurando a rastreabilidade e a citação formal do protocolo.

A inexistência de um protocolo registado previamente ao início da investigação é assumida como uma limitação metodológica da revisão, sendo essa questão discutida na Secção 3.8. Do mesmo modo, quaisquer alterações introduzidas entre a versão registrada do protocolo e os procedimentos efetivamente reportados serão documentadas de forma explícita no próprio registo, garantindo a transparência do processo de investigação.

2.2 Critérios de elegibilidade

Os critérios de inclusão e exclusão foram definidos em função dos objetivos da revisão, procurando simultaneamente maximizar a abrangência da pesquisa e reduzir potenciais fontes de viés.
A elegibilidade dos estudos assentou no enquadramento População–Conceito–Contexto (PCC) apresentado na Secção 1, bem como nos domínios científicos correspondentes às cinco questões de investigação. Estes domínios desempenharam igualmente um papel estruturante na fase de síntese, uma vez que cada estudo incluído foi associado à questão de investigação para a qual fornecia o contributo principal.

A Tabela 1 sintetiza os critérios utilizados durante o processo de seleção.

Tabela 1 Critérios de inclusão e exclusão aplicados na pesquisa sistemática

2.3 Fontes de informação

Teses, capítulos de livros, relatórios técnicos e literatura cinzenta sem revisão por pares, excetuando apenas a situação anteriormente descrita.

Publicações anteriores a 2020 ou posteriores a 2026, excetuando trabalhos considerados fundacionais, identificados exclusivamente através da pesquisa por referência cruzada.

Trabalhos sem contributo técnico verificável para qualquer uma das cinco questões de investigação.

Trabalhos enquadrados em domínios não relacionados, designadamente Medicina e Bioinformática. Admitem-se estudos classificados na área das Ciências Sociais exclusivamente quando recuperados pela Query 5 e desde que apresentem contributo técnico ou arquitetural verificável para a interoperabilidade de dados na Administração Pública; excluem-se os que abordem apenas dimensões sócio organizacionais, de adoção ou de política pública, sem componente técnica.

Estudos sem descrição metodológica adequada, cu jos resultados não sejam reproduzíveis ou careçam de validação formal ou empírica.

A identificação dos estudos assentou em três bases de dados bibliográficas de reconhecida relevância para as áreas da Ciência da Computação, dos Sistemas de Informação e da Engenharia de Software: Scopus, Web of Science Core Collection e ACM Digital Library. A pesquisa foi complementada por um processo sistemático de pesquisa por referência cruzada (citation searching), realizado em ambas as direções. A pesquisa forward recorreu à funcionalidade “Cited by” do Google Scholar, utilizada exclusivamente como instrumento de rastreamento de citações e não como fonte bibliográfica sistemática. A pesquisa backward incidiu sobre as listas de referências de cinco conjuntos de trabalhos considerados seminais nas áreas dos CRDTs tolerantes a faltas bizantinas, sistemas local-first, verificação de invariantes em CRDTs, interoperabilidade semântica na Administração Pública e Blocklace [1, 9].

A inclusão deste procedimento revelou-se particularmente relevante para a cobertura do domínio científico em análise. Com efeito, a pesquisa por referências cruzadas permitiu identificar 61 trabalhos de natureza fundacional, associados a linhas de investigação seminais do domínio, que não haviam sido recuperados pelas expressões de pesquisa aplicadas nas bases bibliográficas. Entre esses trabalhos incluem-se o Bloc klace [9] e diversos estudos dedicados aos CRDTs tolerantes a faltas bizantinas e às arquiteturas local-first publicados entre 2020 e 2026.

Embora inicialmente previsto no protocolo de investigação e utilizado durante a fase piloto, o IEEE Xplore acabou por não integrar a fase de identificação sistemática. Esta decisão metodológica fundamentou-se em duas razões complementares. Em primeiro lugar, verificou-se uma sobreposição substancial entre a cobertura temática desta base e a das restantes fontes consultadas. A literatura sobre BFT-CRDTs encontra-se predominantemente publicada em fóruns promovidos pela ACM, enquanto os estudos relativos à interoperabilidade governamental são adequadamente abrangidos pela Scopus e pela Web of Science. Em segundo lugar, o processo de exportação de registos disponibilizado pelo IEEE Xplore revelou limitações que comprometiam a auditabilidade do processo de consolidação, designadamente devido à existência de campos incompletos e às restrições impostas ao número de registos exportáveis. Dado que esta decisão foi tomada antes do encerramento da fase de identificação, a sua influência metodológica é assumida explicitamente como uma limitação da revisão, discutida na Secção 3.8.

As pesquisas nas três bases de dados e o processo de citation searching foram concluídos em julho de 2026, sendo as datas específicas de cada execução registradas no logbook integrante do pacote de reprodutibilidade. A distinção reveste-se de importância metodológica, uma vez que a declaração PRISMA 2020 exige a indicação da data da última pesquisa efetuada em cada fonte, condição indispensável para assegurar a reprodutibilidade da revisão sistemática [3].

2.4 Estratégia de busca

A estratégia de pesquisa foi concebida de forma a assegurar correspondência direta entre as expressões de busca e as cinco questões de investigação que orientam a revisão. Para esse efeito, foram desenvolvidas cinco queries independentes, cada uma estruturada em torno de dois blocos conceptuais ligados pelo operador booleano AND, enquanto os termos pertencentes a cada bloco foram combinados por meio do operador OR. Esta organização permitiu maximizar simultaneamente a sensibilidade e a especificidade da pesquisa, preservando a ligação explícita entre cada expressão de pesquisa e a respetiva questão de investigação. As expressões foram inicialmente formuladas segundo a sintaxe da Scopus, tal como foram executadas:

•Query 1: (TITLE-ABS-KEY("conflict-free replicated data type*"OR "conflict free replicated data type*"OR crdt* OR "replicated data type*") AND TITLE-ABS KEY(byzantine OR equivocation OR adversar* OR "malicious replica*"OR "fault tolerant"OR "fault tolerant")).

•Query 2: (TITLE-ABS-KEY(invariant* OR "integrity constraint*"OR "domain semantic*"OR "semantic verification"OR dl-lite OR "description logic*"OR on tolog* OR "application-aware") AND TITLE(crdt* OR "replicated data"OR "local-first"OR "eventual consistency"OR "distributed data"OR "replication")).

•Query 3: (TITLE-ABS-KEY("byzantine fault toleran*"OR "byzantine agreement"OR "byzantine replication") AND TITLE(latency OR performance OR throughput OR "wide area network*"OR wan OR optimistic OR "off-path"OR "asynchronous verification"OR unreliable OR intermittent)).

•Query 4: (TITLE-ABS-KEY("local-first"OR "offline-first"OR "edge computing"OR "computational offloading"OR "computation offloading"OR "resource constrained"OR "intermittent connectivity"OR "partition-tolerant") AND TITLE ABS-KEY("data replication"OR credit* OR "data synchronization"OR "data synchronisation"OR "eventual consistency"OR "replicated data")).

•Query 5: (TITLE-ABS-KEY("data interoperability"OR "semantic interoperability"OR "data governance"OR "data sharing") AND TITLE("public administration"OR "e-government"OR "digital government"OR "public sector"OR "public service*"OR "design science research")).

A Query 1, dedicada à RQ1, incidiu especificamente sobre a interseção entre CRDTs e tolerância a faltas bizantinas. Atendendo ao reduzido número de publicações existentes neste domínio, optou-se por não aplicar qualquer restrição temporal durante a fase de pesquisa. Os estudos recuperados anteriores a 2020 foram posteriormente sujeitos aos critérios de elegibilidade estabelecidos na fase de consolidação.

As Queries 2 a 5, correspondentes às restantes questões de investigação, incluíram desde o início uma restrição cronológica compreendida entre 2020 e 2026, aplicada diretamente na Scopus e na Web of Science sempre que as funcionalidades da plataforma o permitiam.

Embora o desenho conceptual da estratégia tenha permanecido uniforme, foi necessário adaptar a implementação às especificidades de cada plataforma bibliográfica. A Web of Science Core Collection utiliza os campos TS (Topic) para pesquisar simultaneamente título, resumo e palavras-chave, recorrendo ao campo PY para limitar o ano de publicação. Já a ACM Digital Library adota uma sintaxe distinta, baseada em campos específicos para título, resumo e palavras-chave.

As limitações da interface da ACM Digital Library relativamente ao tratamento de operadores booleanos aninhados e de termos hifenizados obrigaram à decomposição das expressões de pesquisa em 22 subconsultas independentes, cada uma contendo apenas uma conjunção lógica. No total, executaram-se três subconsultas para a Query 2, seis para a Query 3, seis para a Query 4 e cinco para a Query 5, às quais se acrescentaram as execuções agregadas da Query 1 e da Query 2. Antes da exportação dos resultados, procedeu-se ao registo individual da contagem obtida em cada subconsulta, posteriormente reconciliada com os ficheiros BibTeX utilizados na consolidação dos dados.

Importa igualmente referir que a interface da ACM Digital Library apenas permitia aplicar filtros temporais até ao ano de 2025. Para assegurar a uniformidade metodológica entre todas as fontes consultadas, a restrição cronológica correspondente ao período de 2020 a 2026 foi aplicada posteriormente durante a fase de consolidação dos registos, por meio do critério de elegibilidade E3. As versões integrais das expres sões de pesquisa executadas em cada plataforma, acompanhadas das respectivas datas de execução, serão disponibilizadas no pacote de reprodutibilidade, em conformidade com as recomendações da extensão PRISMA-S [10], que preconiza o reporte completo da estratégia de pesquisa utilizada em cada base de dados.

A aplicação das cinco expressões de pesquisa nas três bases bibliográficas permitiu recuperar 1 992 registos, distribuídos pela Scopus (500), Web of Science Core Collection (287) e ACM Digital Library (1 205), conforme sintetizado na Tabela 2. Os resultados obtidos na ACM Digital Library foram exportados em formato BibTeX, incluindo os respetivos resumos, o que possibilitou a sua integração no processo de rastreio de relevância segundo os mesmos critérios aplicados aos registos provenientes das restantes bases. A estratégia de pesquisa não foi submetida a revisão independente segundo a metodologia PRESS (Peer Review of Electronic Search Strategies), constituindo esta ausência uma limitação metodológica da presente revisão.

Tabela 2 Resultados da pesquisa por expressão de busca e base de dados

Os resultados sintetizados na Tabela 2 evidenciam diferenças assinaláveis na maturidade e na densidade bibliográfica dos domínios científicos abrangidos. A Query 4 concentrou o maior volume de resultados, com 1 060 registos, dos quais 834 foram recuperados na ACM Digital Library, refletindo a elevada densidade da literatura dedicada a edge computing e offloading. Em contraste, a Query 1, centrada na interseção entre BFT e CRDTs, recuperou 253 registos, apesar de não ter sido sujeita a restrição temporal. Este volume relativamente reduzido é compatível com o caráter ainda emergente deste domínio e evidencia, simultaneamente, o peso da ACM Digital Library, responsável por 194 registos. Esta concentração é coerente com a forte presença de trabalhos publicados em conferências e workshops promovidos pela ACM, entre os quais se destaca o PaPoC (Principles and Practice of Consistency for Distributed Data). Por seu turno, a Query 5 evidencia a complementaridade das três bases bibliográficas na cobertura da literatura dedicada à interoperabilidade de dados na Administração Pública.

2.5 Processo de seleção

A seleção dos estudos foi conduzida em conformidade com a declaração PRISMA 2020 e compreendeu as etapas de identificação, rastreio e inclusão, sintetizadas no fluxograma apresentado na Figura 1.

Os 1 992 registos recuperados nas três bases de dados foram reunidos num único conjunto documental. A deduplicação seguiu uma estratégia hierarquizada, tendo o DOI normalizado sido utilizado como chave primária e, na sua ausência, o título normalizado como chave secundária. Nos casos de duplicação, estabeleceu-se a seguinte ordem de prioridade para retenção do registo: Scopus > Web of Science > ACM Digital Library. Este procedimento conduziu à remoção de 436 duplicados, dos quais 120 cor respondiam a duplicações internas e 316 a sobreposições entre fontes, permanecendo 1 556 registos únicos.

Sobre este conjunto foram aplicados os critérios de elegibilidade mecânicos relativos ao tipo de publicação (E2), ao idioma (E1) e ao intervalo temporal de publicação, entre 2020 e 2026 (E3). Esta etapa excluiu 75 registos: 2 por tipo de publicação, 1 por idioma e 72 por data. Após consideração das sobreposições, permanecem 1 481 registos para o rastreio de relevância segundo os critérios E4/E5.

O rastreio de relevância foi apoiado por um mecanismo de classificação automática baseado numa regra híbrida. A presença de um termo núcleo inequívoco do domínio, como CRDT, conflict-free replicated data type ou local-first, foi considerada suficiente para classificar o registo como potencialmente relevante. Nos restantes casos, a classificação exigiu a presença simultânea de sinais pertencentes aos dois blocos conceptuais de pelo menos uma das cinco queries (estrutura A∧B), avaliados a partir do título e do resumo. Esta etapa excluiu 994 registos, dos quais 983 por aplicação do critério E4 e 11 por aplicação do critério E5, resultando em 487 estudos elegíveis provenientes das bases de dados bibliográficas. As decisões tomadas para cada registo, bem como os termos que fundamentaram a respetiva classificação, foram preservados no pacote de reprodutibilidade, permitindo a sua posterior verificação humana, em conformidade com os itens 8 e 9 da declaração PRISMA 2020.

Em paralelo, o processo de citation searching permitiu identificar 61 trabalhos de natureza fundacional que não haviam sido recuperados pelas expressões de pesquisa. Destes, 20 são anteriores a 2020 e foram considerados relevantes para as questões de investigação em virtude do seu caráter seminal. A integração dos dois percursos de identificação — pesquisa nas bases bibliográficas e pesquisa por referências — resultou num total de 548 estudos incluídos na revisão.

2.6 Triagem assistida por classificador

A dimensão do conjunto de registos a rastrear (n = 1 481, após a deduplicação e a aplicação dos filtros mecânicos) tornava pouco exequível uma triagem integralmente manual por um único revisor dentro do calendário definido para o projeto. Adotou-se, por conseguinte, uma estratégia de rastreio assistido, baseada num classificador de regras aplicado ao título, ao resumo e às palavras-chave de cada registo.

O classificador utiliza cinco léxicos temáticos, um por questão de investigação, construídos a partir dos blocos conceptuais das expressões de pesquisa e enriquecidos com sinónimos e variantes ortográficas identificados durante a fase piloto. Cada registo é atribuído ao domínio cujo léxico apresenta maior número de correspondências, sendo assinalados como duvidosos os registos sem correspondências, com correspondências equilibradas entre dois ou mais domínios, ou desprovidos de resumo.

A intervenção humana incidiu sobre três conjuntos: a totalidade dos registos assinalados como duvidosos; a totalidade dos registos afetos ao corpus de síntese; e a totalidade das exclusões pelos critérios E1 e E2, cuja aplicação depende de campos bibliográficos e não de conteúdo temático. Os registos excluídos pelos critérios E4 e E5 fora do conjunto de duvidosos não foram objeto de revisão manual individual.

Regista-se explicitamente que a aplicação dos critérios de elegibilidade aos 1 481 registos submetidos a rastreio não implicou a leitura integral de cada publicação. Em conformidade com a nomenclatura adotada pelo PRISMA 2020, esta etapa correspondeu à aplicação dos critérios aos campos bibliográficos disponíveis — título, resumo e palavras-chave. O desempenho do classificador não foi validado perante um conjunto de referência anotado de forma independente, constituindo esta uma limitação metodológica, discutida na Secção 3.8.

2.7 Recolha de dados

A extração dos dados foi realizada pelo primeiro autor, recorrendo a um formulário desenvolvido em Microsoft Excel, concebido especificamente para responder aos objetivos da revisão. Os restantes autores verificaram os dados extraídos numa amostra de 14 dos 110 estudos do núcleo prioritário de síntese (12,7%), não tendo sido formalmente registadas divergências. A estrutura deste instrumento acompanhou os domínios técnicos correspondentes às cinco questões de investigação, contemplando os seguintes eixos temáticos: CRDTs tolerantes a faltas bizantinas, verificação semântica baseada em DL-Lite, arquiteturas local-first, mecanismos de offloading computacional e interoperabilidade de dados na Administração Pública.

Considerando a dimensão do corpus final (n = 548), adotou-se uma estratégia de extração de dados diferenciada segundo o nível de síntese. A caracterização detalhada incidiu sobre o núcleo prioritário de síntese (Tier A), constituído por 110 estudos, nos quais se procedeu à extração sistemática das variáveis definidas no protocolo. Os restantes 438 estudos (Tier B) foram caracterizados exclusivamente a partir dos respetivos metadados bibliográficos e da classificação por domínio temático, sendo estas informações integradas no pacote de reprodutibilidade.

Para cada estudo pertencente ao núcleo de síntese foram registados diversos elementos considerados essenciais à análise qualitativa. Entre estes incluem-se a identificação bibliográfica (autores, ano de publicação, título e local de publicação), o tipo de documento científico (artigo de revista, comunicação em conferência, revisão ou pré-impressão), a questão de investigação para a qual o estudo oferece o principal contributo, a abordagem técnica proposta, as garantias formais ou empíricas apresentadas, as limitações reconhecidas pelos próprios autores ou identificadas durante a revisão e, por último, a relevância direta do estudo para o desenvolvimento do modelo RSTB.

Não foram estabelecidos contactos com os autores dos estudos incluídos para obtenção de informação adicional. Sempre que determinada variável não se encontrava disponível no texto original, essa ausência foi registada como “não reportado”. Dado que esta revisão sistemática assume natureza eminentemente técnica e recorre exclusivamente a uma síntese narrativa, não foram extraídas medidas de efeito nem efetuados cálculos estatísticos associados a meta-análise.

2.8 Avaliação da qualidade dos estudos

A avaliação da qualidade metodológica incidiu sobre o núcleo prioritário de síntese (Tier A), constituído por 110 publicações. Para esse efeito, adotou-se uma lista de verificação composta por cinco critérios, adaptada das orientações de Kitchenham e Charters [11] e operacionalizada através de uma escala ordinal de três níveis (0; 0,5; 1). A lista de verificação foi aplicada aos 110 estudos, tendo os respetivos resultados sido sistematizados numa tabela de avaliação disponibilizada juntamente com a versão final do manuscrito e integrada no pacote de reprodutibilidade. A avaliação foi realizada pelo primeiro autor; os restantes autores verificaram as pontuações atribuídas numa amostra de 14 dos 110 estudos (12,7%), não tendo sido formalmente registadas divergências.

Os estudos foram avaliados segundo os seguintes critérios:

1. Os objetivos da investigação encontram-se claramente definidos? 2. O método utilizado (formal, experimental ou de desenho) é descrito com detalhe suficiente para permitir a sua compreensão e eventual replicação? 3. A contribuição proposta é sustentada por validação formal ou por validação empírica?

4. Os dados, artefactos ou demonstrações que suportam os resultados apresentam condições que permitam a sua reprodução ou verificação independente? 5. O estudo estabelece uma relação explícita com os trabalhos anteriores relevantes para o domínio científico em causa?

Cada critério foi pontuado numa escala ordinal compreendida entre 0 e 1, correspondendo 0 à ausência de cumprimento do requisito, 0,5 ao seu cumprimento parcial e 1 ao cumprimento integral. A pontuação máxima possível para cada estudo era, assim, de cinco pontos.

A avaliação dos 110 estudos que integram o núcleo prioritário de síntese revelou uma qualidade metodológica globalmente elevada, com uma pontuação média de 4,05 em 5. Entre os critérios avaliados, a reprodutibilidade (C4) apresentou a pontuação média mais baixa (0,54), refletindo a disponibilização ainda limitada de artefactos, dados e outros elementos que permitam a verificação independente dos resultados. As pontuações individuais atribuídas aos 110 estudos integram o pacote de reprodutibilidade, permitindo a consulta e auditoria dos resultados da avaliação.

2.9 Métodos de síntese

A evidência recolhida foi integrada por meio de uma síntese narrativa, organizada segundo as cinco questões de investigação e os domínios temáticos definidos na Secção 2.2. Esta opção metodológica decorre da natureza heterogénea do corpus analisado

Tabela 3 Síntese da avaliação de qualidade

e procura assegurar uma interpretação sistemática das diferentes linhas de investigação relevantes para o desenvolvimento do modelo RSTB.

Face à dimensão do corpus incluído, a síntese foi organizada em dois níveis. O núcleo prioritário de síntese (Tier A) foi constituído por duas vias: a inclusão automática dos 61 estudos identificados por citation searching e o preenchimento das restantes 49 posições, dentro das quotas definidas por questão de investigação, através de um score composto de relevância, calculado para todos os estudos incluídos. Este score integra cinco componentes normalizadas: força do sinal temático no título (peso 0,35), força do sinal temático no título e resumo (0,20), presença do estudo em múltiplas fontes de informação (0,15), estatuto de trabalho fundacional identificado através de citation searching (0,15) e número de citações normalizado pela idade da publicação, expresso em citações por ano e convertido em percentil (0,15).

A utilização do número de citações por ano, em lugar da contagem absoluta, procura evitar que as publicações mais recentes sejam penalizadas pela menor exposição temporal à citação, uma vez que estas representam uma parcela relevante do corpus analisado. Nos casos em que não se encontrava disponível informação sobre o número de citações, foi atribuído um valor neutro para esse componente, evitando penalizar os estudos por ausência desse dado.

A seleção do núcleo de síntese foi estratificada por questão de investigação, sendo as quotas definidas em função da dimensão de cada domínio: os domínios mais extensos, RQ3 (150 estudos) e RQ5 (149), receberam as quotas mais elevadas, e o domínio menos extenso, RQ2 (41), a quota mais baixa. Foram definidas, para as RQ1 a RQ5, quotas de 22, 16, 24, 22 e 26 estudos, respetivamente, perfazendo um total de 110 publicações, nas quais se incluem os 61 estudos identificados por citation searching. A distribuição não é estritamente proporcional: a taxa de inclusão no núcleo é superior nos domínios menos extensos (RQ2: 16/41, 39,0%; RQ1: 22/79, 27,8%) do que nos mais extensos (RQ3: 24/150, 16,0%; RQ4: 22/129, 17,1%; RQ5: 26/149, 17,4%). Esta estratificação permite manter uma profundidade de síntese equilibrada entre os diferentes eixos, evitando que o domínio quantitativamente mais expressivo — o desempenho BFT — condicione de forma desproporcionada a análise. Em contrapartida, reconhece-se que o limiar de score necessário para integrar o núcleo varia entre questões de investigação, em função das respetivas quotas e da distribuição da relevância dos estudos.

Os restantes 438 estudos (Tier B) constituem a camada de mapeamento sistemático, destinada a caracterizar a evolução temporal e a densidade bibliográfica dos diferentes domínios. Importa sublinhar que estes estudos permanecem integralmente incluídos na revisão; a estratificação adotada determina apenas a profundidade do tratamento analítico, não a elegibilidade ou a inclusão no corpus. O score de relevân cia, as respetivas componentes, os limiares adotados e a classificação de cada estudo em Tier A ou Tier B integram o pacote de reprodutibilidade, permitindo a auditoria do processo de estratificação e da composição do núcleo prioritário de síntese.

Reconhece-se que a componente lexical deste critério constitui um filtro bibliométrico e não um juízo substantivo de elegibilidade, suscetível de excluir do corpus de síntese trabalhos relevantes cujo título não adote a terminologia dominante. Para atenuar este risco aplicaram-se dois procedimentos complementares: a inclusão automática no corpus de síntese de todos os estudos identificados por pesquisa por referência cruzada (61 estudos, correspondentes a 55,5% do núcleo), independentemente do sinal lexical do respetivo título; e a revisão manual dos estudos que, apresentando sinal lexical insuficiente, se encontravam publicados nos veículos de referência do domínio, designadamente PaPoC, EuroSys, OOPSLA, PODC, VLDB e SRDS. A limitação residual é discutida na Secção 3.8.

Não foi realizada qualquer meta-análise, uma vez que os estudos incluídos apresentam uma heterogeneidade conceptual e metodológica incompatível com procedimentos de agregação estatística. O corpus reúne investigações de natureza muito diversa, incluindo especificações formais, demonstrações matemáticas, propostas arquiteturais, protocolos distribuídos avaliados experimentalmente, revisões da literatura e estudos sobre governação e interoperabilidade de dados. Esta diversidade impossibilita a definição de medidas de efeito comparáveis e inviabiliza a aplicação de técnicas quantitativas de síntese.

A apresentação dos resultados segue as recomendações estabelecidas pela orientação SWiM (Synthesis Without Meta-analysis) [12], explicitando os critérios utilizados para o agrupamento dos estudos, o método de síntese adotado e a fundamentação da ausência de meta-análise. Em cada uma das questões de investigação, procede se à identificação das principais linhas de investigação existentes, à comparação das garantias oferecidas pelas diferentes abordagens, à discussão dos respetivos custos e limitações e, por fim, à análise das implicações dessas evidências para as opções arquiteturais a considerar na conceção do modelo RSTB.

Não foram conduzidas análises de sensibilidade nem avaliações formais da certeza da evidência. Esta decisão decorre da natureza técnica do corpus considerado, afastando a necessidade de procedimentos habitualmente utilizados em revisões de natureza clínica ou biomédica. Ainda assim, a robustez da evidência é discutida qualitativamente ao longo das Secções 3.3 a 3.7, em função das características específicas de cada domínio científico analisado.

3 Resultados e Discussão

3.1 Seleção dos estudos

A aplicação do protocolo conduziu à identificação de 1 992 registos nas três bases bibliográficas, aos quais se acrescentaram 61 estudos recuperados através de citation searching. Após a remoção de 436 duplicados, permaneceram 1 556 registos únicos para as etapas subsequentes de rastreio e seleção. A Figura 1 apresenta o fluxograma PRISMA 2020 correspondente ao processo de seleção; a Tabela 4 sintetiza o percurso de seleção dos estudos.

Figura 1 Fluxograma PRISMA 2020 desta revisão sistemática da literatura.

Tabela 4 Síntese do processo de seleção segundo o fluxograma PRISMA 2020

Dos 487 estudos incluídos provenientes das bases bibliográficas, 405 foram recuperados na Scopus, 55 na ACM Digital Library e 27 na Web of Science. O citation searching contribuiu com 61 estudos, correspondentes a 11,1% do corpus final de 548 estudos, permitindo incorporar trabalhos de natureza fundacional anteriores a 2020, designadamente Lamport [13], Castro e Liskov (1999) [14], Shapiro et al. (2011) e Kleppmann et al. (2019) [1, 7], que seriam necessariamente excluídos das pesquisas nas bases bibliográficas em virtude do limite temporal estabelecido no protocolo.

A análise da Tabela 4 permite destacar três aspetos. O primeiro diz respeito à integração da ACM Digital Library: a exportação dos registos da ACM em formato BibTeX, incluindo os respetivos resumos, foi particularmente relevante para assegu rar a integração desta fonte no processo de seleção, sobretudo por concentrar parte significativa da literatura sobre BFT-CRDTs. O segundo aspeto prende-se com o contributo do citation searching, responsável por 61 dos 548 estudos incluídos (11,1%) e determinante para a incorporação de trabalhos fundacionais anteriores a 2020, necessariamente excluídos das pesquisas nas bases bibliográficas em virtude do limite temporal estabelecido. Por último, destaca-se o processo de verificação humana: todos os registos classificados como duvidosos, bem como a totalidade dos estudos que integram o núcleo prioritário de síntese, foram submetidos a verificação, em conformidade com os itens 8 e 9 da declaração PRISMA 2020 [3]. O código do classificador, os léxicos utilizados e os ficheiros contendo as decisões atribuídas a cada registo integram o pacote de reprodutibilidade, permitindo auditar o processo de seleção.

3.2 Caracterização dos estudos incluídos

O corpus final da revisão compreende 548 estudos, cuja distribuição por domínio temático e nível de síntese é apresentada na Tabela 5. A respetiva distribuição cronológica encontra-se resumida na Tabela 6. Dada a dimensão do conjunto documental analisado, a listagem bibliográfica completa dos estudos — incluindo autores, ano de publicação, título, local de publicação, DOI, base de dados de origem, query correspondente, domínio temático e classificação por nível — não é reproduzida no corpo do manuscrito, encontrando-se prevista a sua disponibilização no pacote de reprodutibilidade.

Tabela 5 Distribuição por RQ principal e nível de síntese

Dos 61 estudos identificados através de citation searching, 20 correspondem a estudos anteriores a 2020, permitindo preservar contributos fundacionais que não seriam recuperados pelas pesquisas sujeitas ao limite temporal estabelecido. A distribuição do corpus evidencia dois padrões principais. Por um lado, observa-se uma assimetria entre os domínios: a RQ3 e a RQ5 concentram, cada uma, cerca de 150 estudos, ao passo que a interseção entre CRDTs tolerantes a faltas bizantinas e verificação semântica, abrangida pelas RQ1 e RQ2, reúne 120 estudos, sinalizando o caráter ainda emergente deste domínio. Por outro lado, verifica-se uma concentração temporal acentuada, com 256 dos 548 estudos (46,7%) publicados entre 2024 e 2026. O núcleo prioritário de

Tabela 6 Distribuição temporal dos estudos incluídos

síntese (Tier A), constituído por 110 estudos, sustenta a análise desenvolvida nas Secções 3.3 a 3.7.

3.3 RQ1 — BFT-CRDTs e Consistência Eventual Forte sob adversários bizantinos

No domínio científico dos CRDTs tolerantes a faltas bizantinas e da verificação semântica (RQ1–RQ2), foram incluídos 120 estudos, dos quais 38 integram o núcleo prioritário de síntese (Tier A). A análise apresentada nesta secção assenta essencialmente nesse subconjunto de estudos, utilizando o corpus de contexto para enquadrar a evolução e a consolidação progressiva desta linha de investigação, particularmente a partir de 2022.

Os CRDTs foram concebidos para garantir Consistência Eventual Forte (Strong Eventual Consistency – SEC) através da exploração das propriedades algébricas de associatividade, comutatividade e idempotência. Estas características permitem que diferentes réplicas distribuídas convirjam para um estado comum sem necessidade de coordenação síncrona, mesmo perante partições da rede. Todavia, quando estes mecanismos são transpostos para contextos onde existe a possibilidade de comportamento arbitrário ou malicioso das réplicas, como sucede no modelo de faltas bizantinas, surgem limitações estruturais que comprometem as garantias originalmente oferecidas pelos CRDTs convencionais [1, 15].

O modelo de adversário considerado nesta revisão corresponde ao paradigma clássico das faltas bizantinas, introduzido por Lamport, Shostak e Pease, segundo o qual uma réplica pode comportar-se de forma arbitrária, emitindo mensagens inconsistentes ou contraditórias para diferentes destinatários [13]. Enquanto a convergência dos CRDTs pressupõe que todas as réplicas respeitam o protocolo de replicação, a existência de nós maliciosos permite introduzir operações conflituantes (equivocation) ou estados deliberadamente inconsistentes, comprometendo a manutenção da SEC [16]. A literatura analisada identifica diversas estratégias para ultrapassar este problema, cada uma caracterizada por diferentes compromissos entre segurança, consumo de recursos e complexidade arquitetural, aspetos particularmente relevantes para o desenvolvimento do modelo RSTB.

Uma primeira linha de investigação procura adaptar os CRDTs existentes de forma a suportarem ambientes bizantinos. Nesta perspetiva, Kleppmann [17] propõe uma abordagem baseada em grafos de hashes, capaz de tolerar qualquer número de réplicas maliciosas mediante alterações relativamente limitadas aos algoritmos tradicionais. Embora esta solução preserve as propriedades de convergência, exige a manutenção integral do histórico de operações para efeitos de validação, requisito que se revela pouco compatível com dispositivos dotados de memória reduzida e sujeitos a longos períodos de funcionamento offline. Problema semelhante é identificado na proposta de Jacob e Hartenstein [16], que utiliza conjuntos parcialmente ordenados (partially ordered sets – posets) como estrutura fundamental para CRDTs tolerantes a faltas bizantinas. Apesar de garantir propriedades formais de segurança, esta abordagem continua dependente de um histórico de operações em crescimento permanente. Em trabalhos posteriores, os mesmos autores aprofundaram esta linha de investigação ao demonstrar a importância dos relógios lógicos e da monotonicidade como condições estruturais para assegurar tolerância a comportamentos bizantinos em tipos de dados replicados [18].

Também a questão da auditabilidade motivou contributos relevantes. Elvinger, Oster e Charoy [19] propuseram mecanismos baseados em registos autenticados suscetíveis de poda (prunable authenticated logs), procurando reduzir parcialmente os requisitos de armazenamento associados ao histórico de operações. Apesar de constituir um avanço importante na gestão de memória, esta solução permanece desligada da verificação da semântica do domínio de aplicação, limitando o seu alcance relativamente aos objetivos desta investigação.

Uma segunda linha de investigação parte de um pressuposto distinto: em vez de procurar detetar explicitamente comportamentos maliciosos, procura identificar classes de CRDTs cuja própria estrutura lhes permita preservar a Consistência Eventual Forte mesmo perante episódios de equivocation. Os chamados CRDTs equivocation tolerant constituem precisamente esta categoria. O princípio subjacente remonta aos trabalhos preliminares de Shoker, Yactine e Baquero [20], que introduziram o conceito de consistência eventual “tão segura quanto possível”, posteriormente desenvolvido em protocolos baseados em validação diferida. Neste contexto, Barbosa, Ferreira e Preguiça [21] incorporaram mecanismos criptográficos diretamente na estrutura replicada, enquanto Cholvi e colaboradores [22] demonstraram propriedades formais de segurança para conjuntos grow-only tolerantes a faltas bizantinas. Paralelamente, outros estudos exploraram primitivas fundamentais de replicação, como objetos snapshot tolerantes a faltas em sistemas distribuídos e implementações suportadas por tecnologias RDMA, contribuindo para consolidar a viabilidade destas abordagens em diferentes cenários computacionais [23].

Um dos desenvolvimentos mais influentes identificados pela revisão corresponde ao Blocklace, apresentado por Almeida e Shapiro [9]. Esta proposta generaliza o conceito de tolerância a equivocation através de uma estrutura parcialmente ordenada que pode funcionar simultaneamente como CRDT baseado em operações e como delta-state CRDT [24]. O Blocklace representa, assim, uma implementação universal para CRDTs tolerantes a adversários bizantinos. Não obstante, a literatura identifica uma limitação significativa: o mecanismo é concebido para tolerar comportamentos maliciosos, mas não para os detetar. Consequentemente, uma réplica bizantina pode provocar um crescimento arbitrário do estado replicado sem que seja identificada, aumentando progressivamente o consumo de memória. Trabalhos posteriores confirmaram que esta vulnerabilidade pode ser explorada para desencadear ataques de exaustão de memória, circunstância particularmente problemática em dispositivos com recursos computacionais limitados [25].

Em paralelo, outras propostas procuraram reforçar as garantias de convergência sem recorrer ao armazenamento integral do histórico de operações. Mao e colaboradores [26] introduziram mecanismos destinados a tornar os CRDTs “menos eventuais”, alargando posteriormente esta investigação ao controlo de acesso em ambientes de consistência eventual, dimensão particularmente relevante para aplicações administrativas sujeitas a restrições de autorização e gestão de permissões.

A limitação associada ao crescimento ilimitado da memória constitui, aliás, uma das preocupações centrais da literatura mais recente. Nesta direção destacam-se duas contribuições particularmente relevantes. A primeira corresponde aos Bounded By zantine CRDTs, desenvolvidos por Baquero e colaboradores [27], que introduzem mecanismos explícitos de limitação (rate limiting) das operações provenientes de réplicas maliciosas, restringindo o impacto destas sobre o estado global do sistema sem eliminar a possibilidade de ocorrência de adversários bizantinos. A segunda consiste nos Proof-Carrying CRDTs (PC-CRDTs), propostos por Marx, Jacob e Hartenstein [28], que adaptam o paradigma proof-carrying data ao contexto dos CRDTs. Nesta abordagem, cada atualização transporta consigo uma prova sucinta e verificável, permitindo validar operações de forma não interativa e eliminando a necessidade de conservar integralmente o histórico das modificações. Para o problema abordado nesta investigação, esta solução representa um avanço particularmente significativo, por responder diretamente às restrições de memória características dos ambientes computacionais considerados.

Outros trabalhos analisados contribuem para alargar o enquadramento formal desta área. Frey e colaboradores [29] estabeleceram ligações entre CRDTs e objetos distribuídos processualmente comutativos, aproximando esta investigação das primitivas utilizadas em sistemas baseados em criptomoedas. Por seu turno, Brocco [30] propôs um modelo de gestão de confiança que separa explicitamente a confiança baseada na identidade da confiança baseada no conteúdo das atualizações, permitindo acomodar situações de comprometimento posterior de chaves criptográficas sem invalidar retroativamente operações causalmente dependentes.

A literatura evidencia igualmente uma crescente maturidade na aplicação prática dos CRDTs. Entre as contribuições mais relevantes encontram-se os tipos de dados compostos para documentos JSON aninhados [31], que constituem uma das bases das arquiteturas local-first, e sistemas geo-replicados como o Cure [32], capazes de combinar consistência causal, transações atómicas envolvendo múltiplas chaves e convergência garantida por meio de CRDTs. Paralelamente, alguns autores exploraram a integração entre CRDTs e tecnologias de cadeia de blocos sem coordenação global. O OrderlessChain [33] demonstrou a viabilidade de uma cadeia de blocos tolerante a faltas bizantinas construída sobre CRDTs, dispensando a ordenação global das transações, enquanto outras propostas investigaram contratos inteligentes energeticamente eficientes concebidos segundo o paradigma local-first. Estudos anteriores mostraram igualmente que o conhecimento prévio das propriedades de comutatividade das operações permite reduzir significativamente o custo associado aos protocolos clássicos de consenso bizantino.

No domínio da preservação de invariantes aplicacionais, duas contribuições assumem especial relevância para a presente investigação. O sistema Synql [34] estende os CRDTs a bases de dados relacionais replicadas sujeitas a restrições de integridade, enquanto o trabalho de Laddad e colaboradores [35] articula o teorema CALM com os princípios de funcionamento dos CRDTs para identificar os contextos em que a coordenação deixa de ser necessária. Complementarmente, a ferramenta VeriFx [36] possibilita a implementação de CRDTs acompanhada da demonstração automática das respetivas propriedades de convergência e correção, estabelecendo uma ligação direta com a problemática da verificação de invariantes discutida na questão de investigação seguinte.

Considerada no seu conjunto, a literatura analisada converge para uma conclusão inequívoca. Nenhuma das soluções atualmente disponíveis consegue reunir, em simultâneo, Consistência Eventual Forte perante adversários bizantinos, consumo de memória compatível com hardware restrito e verificação de invariantes semânticos do domínio de aplicação. Esta lacuna constitui precisamente o principal espaço de investigação identificado pela presente revisão e fundamenta a pertinência de conceber o modelo RSTB, sugerindo como hipótese de desenho a combinação dos mecanismos de validação introduzidos pelos Proof-Carrying CRDTs com técnicas de verificação semântica baseadas em DL-Lite, de modo a conciliar segurança, eficiência e expressividade semântica numa única arquitetura.

3.4 RQ2 — Verificação de invariantes de domínio com DL-Lite em hardware restrito

Embora a RQ2 partilhe com a RQ1 o mesmo domínio científico — CRDTs e semântica (120 estudos incluídos, dos quais 38 pertencem ao núcleo prioritário de síntese) —, a questão de investigação assume um foco substancialmente distinto. O problema central deixa de residir na garantia de Consistência Eventual Forte entre réplicas distribuídas e passa a incidir sobre a preservação de invariantes de domínio durante o processo de replicação. Com efeito, um CRDT pode assegurar convergência matemática entre todas as réplicas e, ainda assim, produzir estados incompatíveis com as regras de negócio da aplicação. Situações como a associação de um número de identificação fiscal a um cidadão sem nascimento previamente validado ou a emissão de uma licença comercial para um contribuinte inativo ilustram que a convergência, por si só, não garante a correção semântica dos dados.

Neste contexto, Zhao e colaboradores [37] introduziram o conceito de application aware Byzantine fault tolerance, defendendo que o conhecimento explícito da semântica da aplicação permite aumentar o paralelismo da execução e reduzir a dependência de mecanismos de consenso bizantino particularmente dispendiosos. Desenvolvimentos posteriores reforçam esta perspetiva. Köhler e Salvaneschi [38] demonstraram que é possível identificar automaticamente quais os métodos que requerem consistência forte e aqueles em que a consistência fraca é suficiente, obtendo ganhos significativos em termos de latência e capacidade de processamento.

O enquadramento conceptual destas abordagens assenta no teorema CALM, segundo o qual a monotonicidade constitui o critério determinante para estabelecer quando a coordenação é, ou não, indispensável à consistência. A síntese apresentada por Hellerstein e Alvaro [39] delimita formalmente essas condições, enquanto Balegas e colaboradores [2] haviam já demonstrado, por meio da proposta Explicit Consistency e do middleware Indigo, que é possível reforçar a consistência eventual com garantias sobre invariantes aplicacionais, recorrendo a mecanismos de reserva, sem introduzir coordenação no caminho crítico das operações. Esta linha de investigação constitui o antecedente conceptual mais próximo da abordagem a explorar na conceção do modelo RSTB.

A questão decisiva para a futura conceção do modelo RSTB consiste, contudo, em determinar qual o fragmento lógico capaz de representar invariantes administrativos, mantendo um custo computacional compatível com equipamentos municipais dotados de apenas 2 a 4 GB de memória RAM. A literatura converge para a família DL-Lite, inicialmente formalizada por Calvanese [40] e posteriormente sistematizada nas suas diferentes extensões por Artale [41]. Esta família de lógicas descritivas distingue-se por proporcionar raciocínio polinomial sobre a TBox — responsável pela representação da estrutura conceptual da ontologia — e complexidade LogSpace na resposta a consultas sobre a ABox, correspondente às instâncias concretas dos dados.

A distinção entre TBox e ABox assume particular relevância do ponto de vista arquitetural. Enquanto a TBox pode ser compilada previamente e distribuída apenas uma vez para cada nó municipal, a verificação dos invariantes realiza-se exclusivamente sobre a ABox durante a execução do sistema, mantendo um custo computacional reduzido. Esta separação permite conciliar expressividade semântica com eficiência operacional. Em contraste, abordagens baseadas em OWL-DL completo apresentam complexidade de dados da ordem de ExpTime, tornando-se inadequadas para ambientes computacionais com recursos limitados. Pelo contrário, o fragmento DL-Lite, que constitui o fundamento lógico da especificação OWL 2 QL normalizada pelo W3C [42], preserva a decidibilidade e mantém custos compatíveis com dispositivos de capacidade reduzida. Estudos experimentais recentes sobre reasoners semânticos executados em plataformas edge corroboram igualmente a viabilidade desta opção em cenários de computação restrita [43].

A transposição destes fundamentos teóricos para contextos operacionais é assegurada pelos sistemas de Ontology-Based Data Access (OBDA). Entre estes, destaca-se o Ontop [44], que demonstrou ser possível reescrever automaticamente consultas SPARQL para SQL, permitindo interrogar bases de dados relacionais existentes sem necessidade de materializar grafos RDF. Esta estratégia reduz significativamente os requisitos de memória, característica particularmente vantajosa para os nós municipais considerados nesta investigação. A aplicabilidade prática deste paradigma é igualmente ilustrada pelo trabalho de Yahya e colaboradores [45], que demonstra a integração semântica de múltiplas fontes de dados heterogéneas em ambientes legados, evidenciando que a abordagem é transferível para contextos administrativos com características semelhantes às observadas na Administração Pública angolana.

Apesar destes avanços, a revisão sistemática evidencia uma lacuna persistente na literatura. Nenhum dos estudos identificados articula explicitamente CRDTs, verificação semântica baseada em DL-Lite e tolerância a faltas bizantinas numa única arquitetura. O trabalho de Köhler e Salvaneschi [38] aborda mecanismos de verificação de consistência, mas não contempla cenários com adversários bizantinos. As contribuições centradas em DL-Lite [41] permanecem circunscritas ao domínio das ontologias e das bases de dados relacionais, sem extensão a estados replicados convergentes. Por seu turno, os Acute Cloud Types, propostos por Kokocinski, Kobus e Wojciechowski [46], conciliam diferentes níveis de consistência, mas não incorporam qualquer mecanismo de validação semântica do domínio.

Mesmo propostas mais recentes, como a operação move para árvores replicadas apresentada por Kleppmann [47], demonstram apenas a preservação de invariantes estruturais — designadamente a inexistência de ciclos em estruturas arbóreas sujeitas a concorrência e partições da rede —, sem recorrer a lógicas descritivas para representar regras de negócio.

A análise conjunta da literatura permite, assim, identificar uma lacuna científica claramente delimitada: permanece ausente uma solução que integre, de forma coerente, CRDTs tolerantes a faltas bizantinas, verificação de invariantes expressos em DL-Lite e execução eficiente em hardware restrito. É precisamente nesta interseção que se situa o espaço de contribuição a explorar na conceção do modelo RSTB, sustentando a consideração de DL-Lite/OWL 2 QL, como hipótese de desenho, para o fragmento lógico destinado à verificação local dos invariantes semânticos nos nós municipais.

3.5 RQ3 — Deteção off-path de comportamento bizantino com latência operacional controlada

A terceira questão de investigação incide sobre o domínio mais representado da presente revisão sistemática. Dos 548 estudos incluídos, 150 enquadram-se na temática do desempenho de protocolos tolerantes a faltas bizantinas, sendo 24 considerados parte do núcleo prioritário de síntese. Esta predominância evidencia o elevado grau de maturidade científica alcançado pela investigação em protocolos BFT para sistemas distribuídos de larga escala. Ainda assim, a análise desenvolvida nesta secção centra-se exclusivamente nas contribuições diretamente relacionadas com mecanismos de verificação diferida (off-path) e com o desempenho operacional em redes geograficamente distribuídas (WAN), por constituírem os aspetos mais relevantes para o desenvolvimento do modelo RSTB.

Nos sistemas tolerantes a faltas bizantinas, subsiste uma tensão estrutural entre dois objetivos dificilmente conciliáveis: maximizar a segurança e, simultaneamente, minimizar a latência. Protocolos clássicos, como o Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) [14], exigem sucessivas rondas de comunicação antes da confirmação definitiva de cada operação, fazendo depender o tempo de resposta do número de réplicas participantes no consenso. Embora este modelo proporcione garantias robustas de segurança, a sua aplicação em cenários caracterizados por conectividade intermitente e elevada variabilidade da latência da rede revela-se pouco adequada. Em ambientes como o da Administração Pública angolana, onde a sincronização entre municípios pode ocorrer apenas em janelas temporais reduzidas, a necessidade de coordenação síncrona compromete a capacidade de resposta exigida pelas operações de atendimento presencial.

Esta limitação é corroborada pelos estudos dedicados à modelação do desempenho de protocolos BFT. Loruenser, Rainer e Wohner [48] demonstraram que tanto a latência como o débito degradam significativamente quando estes protocolos operam sobre redes WAN sujeitas a perda de pacotes. Do mesmo modo, Ling e colaboradores [49] concluíram que a execução de protocolos bizantinos em infraestruturas de comunicação instáveis requer mecanismos específicos de estabilização, capazes de preservar as propriedades de segurança sem sacrificar a disponibilidade operacional. Estas conclusões assumem particular relevância para o contexto da presente investigação, cujos pressupostos arquiteturais contemplam precisamente redes de comunicação heterogéneas e de fiabilidade variável.

A literatura recente evidencia duas linhas de evolução particularmente relevantes para ultrapassar estas limitações. A primeira corresponde aos protocolos de consenso bizantino assíncrono, que eliminam a dependência de pressupostos temporais rígidos. O protocolo HoneyBadger [50] constituiu a primeira proposta de difusão atómica bizantina totalmente assíncrona validada experimentalmente em ambientes geo-distribuídos. Posteriormente, o protocolo Dumbo [51] conseguiu reduzir substancialmente a latência dessa mesma abordagem, mantendo simultaneamente as garantias de segurança em cenários WAN. Em conjunto, estes trabalhos demonstram que o consenso bizantino assíncrono deixou de constituir apenas uma possibilidade teórica, revelando-se atualmente exequível em infraestruturas distribuídas comparáveis à rede intermunicipal considerada nesta investigação.

A segunda linha de evolução corresponde aos protocolos que dominam atualmente o estado da arte em consenso bizantino. Entre estes destaca-se o HotStuff [52], cuja arquitetura assenta em comunicação linear e propriedades de responsividade, características que explicam a sua adoção como fundamento de numerosos protocolos desenvolvidos após 2019. De igual modo, o Narwhal & Tusk [53] introduziu uma separação explícita entre a disseminação das transações, efetuada através de um mempool estruturado como um grafo acíclico dirigido (DAG), e o respetivo processo de ordenação. Esta dissociação permite manter elevados níveis de desempenho mesmo na presença de falhas bizantinas e de condições adversas de comunicação, preservando simultaneamente a escalabilidade do sistema.

No que respeita especificamente à questão de investigação colocada pela presente revisão, a literatura identifica duas estratégias complementares para remover a verificação de comportamento bizantino do caminho crítico das operações.

A primeira encontra-se materializada no protocolo ASPAS (As Secure as Possible Available Systems), proposto por Yactine, Shoker e Younes [54]. A ideia fundamental consiste em inverter a sequência tradicional de processamento: a operação é disponibilizada ao utilizador imediatamente após a sua receção, enquanto a verificação de segurança decorre posteriormente, de forma assíncrona. Deste modo, preserva-se uma latência equivalente a uma única viagem de ida e volta (round-trip), sem abdicar da capacidade de detetar réplicas maliciosas. Embora desenvolvida em contexto distinto, esta abordagem prolonga conceptualmente a estratégia anteriormente introduzida pelo protocolo Zyzzyva [55], pioneiro na utilização de execução especulativa para reduzir a latência do caminho comum, adiando a confirmação bizantina para situações em que esta se torna efetivamente necessária.

A transposição deste princípio para o modelo RSTB afigura-se, à luz da evidência analisada, uma hipótese de desenho promissora. Nessa hipótese, cada nó municipal executaria localmente as operações sobre CRDTs, procedendo simultaneamente à validação dos invariantes administrativos por meio de consultas DL-Lite executadas em complexidade LogSpace. Apenas durante os processos de sincronização com o nível provincial seria desencadeada a verificação bizantina completa, recorrendo aos mecanismos introduzidos pelos Proof-Carrying CRDTs. Desta forma, a validação criptográfica deixaria de interferir com a interação direta entre os serviços administrativos e os cidadãos.

A segunda estratégia identificada na literatura decorre da arquitetura Steward [56], cuja principal inovação reside na organização hierárquica do sistema. Nesta proposta, os efeitos produzidos por uma réplica maliciosa permanecem confinados ao respetivo sítio local, reduzindo simultaneamente a complexidade da comunicação entre diferentes locais. A analogia com a organização territorial angolana é particularmente evidente: cada município pode ser tratado como uma unidade autónoma responsável pelo processamento local das operações correntes, enquanto o respetivo nó provincial assume a responsabilidade pela verificação bizantina durante os períodos de sincronização. Esta correspondência reforça a adequação do modelo hierárquico às necessidades identificadas para a Administração Pública descentralizada.

A viabilidade desta arquitetura em dispositivos de capacidade computacional limitada encontra igualmente suporte empírico na literatura analisada. Aman e colaboradores [57] demonstraram a execução de protocolos de consenso bizantino em dispositivos com recursos significativamente inferiores aos utilizados em centros de dados convencionais, no contexto de redes veiculares ad hoc. Estes resultados evidenciam que mecanismos BFT de complexidade moderada podem ser implementados em plataformas de baixo custo computacional. Paralelamente, os trabalhos de Jannes e de Sauwens [58, 59] exploraram diferentes modelos de replicação segura para aplicações Web descentralizadas, confirmando que a integração entre protocolos BFT e arquiteturas centradas no cliente constitui atualmente uma área de investigação ativa, ainda que sem incidência específica sobre ambientes administrativos offline-first.

Uma dimensão adicional identificada durante a revisão prende-se com a crescente importância da accountability em sistemas distribuídos tolerantes a faltas bizantinas. O protocolo Polygraph, desenvolvido por Civit, Gilbert e Gramoli [60], representa um marco nesta área ao possibilitar a identificação criptograficamente verificável das réplicas responsáveis pela violação das propriedades de segurança do sistema. Complementarmente, Sheng [61] formalizou matematicamente a componente forense dos protocolos PBFT, HotStuff e Algorand, demonstrando resultados de impossibilidade e propondo simultaneamente um mecanismo forense de reduzida complexidade destinado aos clientes. Estas contribuições revelam-se particularmente relevantes para o modelo RSTB, cuja conceção poderá contemplar auditorias diferidas sobre operações previamente executadas em ambiente distribuído.

Relativamente à componente quantitativa da questão de investigação, a revisão permite retirar uma conclusão importante. Os estudos analisados reportam os resultados experimentais em condições muito distintas, variando significativamente o número de réplicas, a topologia da rede, a carga de trabalho e as métricas de avaliação utilizadas. Esta heterogeneidade inviabiliza a definição de um valor de referência único para a latência da verificação bizantina diferida. Consequentemente, a literatura atualmente disponível não permite estabelecer uma meta quantitativa universal para este parâmetro.

Neste contexto, os modelos analíticos propostos pelos trabalhos de modelação de desempenho [48, 49] assumem particular importância. Serão esses modelos que, na fase de conceção do RSTB, permitirão estimar os custos associados à arquitectura municipal–provincial considerada nesta investigação e fundamentar a definição de objetivos quantitativos de latência ajustados ao cenário operacional angolano. A determinação desses limiares constitui, porém, uma atividade própria da fase de desenvolvimento e validação do modelo, não fazendo parte do âmbito da presente revisão sistemática da literatura.

3.6 RQ4 — Operação local-first autónoma e offloading computacional hierárquico

O domínio científico dedicado às arquiteturas local-first, à computação de borda e aos mecanismos de offloading compreende 129 estudos, dos quais 22 integram o núcleo prioritário de síntese. Embora quantitativamente menos expressivo do que o domínio dos protocolos BFT, este conjunto de trabalhos evidencia o rápido crescimento de uma área de investigação centrada na operação autónoma em ambientes caracterizados por conectividade intermitente e posterior sincronização entre réplicas distribuídas.

O paradigma local-first assenta no princípio de que cada nó local deve constituir a fonte primária de verdade durante os períodos de desconexão, efetuando a reconciliação com as restantes réplicas apenas quando a conectividade é restabelecida. Esta filosofia apresenta claras afinidades com o modelo store-and-forward introduzido por Fall [62] para as redes tolerantes ao atraso (Delay-Tolerant Networks – DTN), onde a transmissão assíncrona permite manter o funcionamento do sistema apesar da inexistência de ligações contínuas. No contexto da presente investigação, esse princípio fornece um enquadramento adequado para a sincronização diferida entre os municípios e os respetivos nós provinciais.

A formulação moderna do paradigma local-first deve-se a Kleppmann e colaboradores [7], que definiram os sete princípios orientadores deste modelo, entre os quais se destacam a primazia do armazenamento local, a colaboração entre múltiplos dispositivos, a autonomia operacional e a preservação da longevidade dos dados. Os mesmos autores demonstraram igualmente que os CRDTs [31] constituem o mecanismo de replicação mais adequado para concretizar estes objetivos. A razão é inerente às próprias propriedades algébricas destes tipos de dados: graças à associatividade, comutatividade e idempotência das operações, torna-se possível executar modificações localmente sem qualquer coordenação prévia, assegurando posteriormente a convergência automática das réplicas após períodos de partição da rede.

Os fundamentos formais desta abordagem foram posteriormente sistematizados por Preguiça, Baquero e Shapiro [63], cuja análise inclui os denominados delta-CRDTs. Ao propagarem apenas as diferenças entre estados sucessivos, em vez do estado integral da réplica, estas variantes reduzem significativamente o volume de informação transmitida durante a sincronização, característica particularmente vantajosa em redes de largura de banda limitada. Mais recentemente, Almeida [15], numa revisão abrangente publicada na ACM Computing Surveys, consolidou o estado da arte dos CRDTs, descrevendo as respetivas propriedades formais, variantes arquiteturais e cenários de aplicação, incluindo ambientes marcados por conectividade intermitente.

Na fronteira mais recente desta linha de investigação encontra-se o algoritmo Eg walker, proposto por Gentle e Kleppmann [64]. Assente numa arquitetura híbrida que combina princípios de CRDTs e Operational Transformation (OT) através da reprodução topológica de grafos causais de eventos, esta proposta representa um dos desenvolvimentos mais avançados no que respeita à eficiência simultânea em memória e latência, aspetos particularmente relevantes para dispositivos municipais com recursos computacionais reduzidos.

Apesar destes avanços, a revisão sistemática identifica uma limitação estrutural quando o paradigma local-first é combinado com tolerância a faltas bizantinas. As soluções propostas por Kleppmann e pelo Blocklace de Almeida e Shapiro [9, 17] pressupõem um crescimento potencialmente ilimitado do estado replicado. Embora este requisito seja aceitável em infraestruturas de elevada capacidade computacional, torna-se problemático em equipamentos dotados de apenas 2 a 4 GB de memória RAM, sobretudo quando permanecem 48 a 72 horas sem ligação à rede. Durante esse período, acumulam-se sucessivas operações pendentes de sincronização e de validação criptográfica, provocando um aumento contínuo da memória ocupada. Quando a conectividade é restabelecida, a necessidade de validar simultaneamente um elevado número de transações pode conduzir à exaustão dos recursos disponíveis, desencadeando paginação em disco e comprometendo a continuidade do atendimento ao público. Este constitui, segundo a presente revisão, um dos cenários de falha mais críticos para o contexto operacional angolano.

Os Proof-Carrying CRDTs, propostos por Marx e colaboradores [28], representam a resposta mais promissora atualmente identificada para esta limitação. Ao associarem a cada atualização uma prova criptográfica sucinta e verificável, eliminam a necessidade de conservar integralmente o histórico das operações, tornando compatível a validação bizantina com restrições severas de memória.

O conceito de offloading computacional, considerado como hipótese de desenho para o modelo RSTB através da distribuição assimétrica de responsabilidades entre nós municipais e provinciais, encontra igualmente sólido suporte na literatura analisada. A arquitetura Steward [56] demonstrou formalmente que o confinamento das réplicas maliciosas ao respetivo sítio local reduz significativamente a complexidade da comunicação entre diferentes locais. Este princípio adapta-se naturalmente à estrutura administrativa angolana, em que as operações correntes podem ser executadas autonomamente pelos municípios, reservando para o nível provincial as tarefas de maior exigência computacional, designadamente a validação bizantina completa.

Esta organização hierárquica encontra paralelo na literatura sobre computação de borda (edge computing). O levantamento clássico de Mach e Becvar [65] sistematizou os principais problemas associados ao offloading, incluindo a decisão de migração de tarefas, a gestão de recursos e o impacto da mobilidade. Mais recentemente, Dong e colaboradores [66] atualizaram este enquadramento, classificando as estratégias contemporâneas segundo critérios de latência, consumo energético e colaboração entre nós edge e infraestruturas cloud. Entre as arquiteturas analisadas destaca-se igualmente a proposta de Ning e colaboradores [67], baseada numa cadeia hierárquica dispositivo → RSU → processamento cooperativo, cuja lógica de distribuição progressiva de carga computacional apresenta forte analogia com o escalonamento município → província considerado como hipótese de desenho para o modelo RSTB.

A literatura demonstra igualmente que diferentes níveis de consistência podem coexistir num mesmo sistema distribuído. Kokocinski, Kobus e Wojciechowski [46] evidenciaram que a combinação de consistência eventual e consistência forte é tecnicamente viável quando a escolha do modelo é efetuada ao nível de cada operação. Este princípio é potencialmente aplicável ao RSTB, podendo permitir distinguir operações cuja validação pode ocorrer localmente — como a emissão de determinados documentos administrativos — daquelas que exigem verificação interinstitucional e consequente reconciliação ao nível provincial.

Esta possibilidade é reforçada por diversos trabalhos que exploram modelos intermédios de consistência. O sistema COPS [68] introduziu a denominada consistência causal+, conciliando relações de causalidade com mecanismos de resolução convergente de conflitos em armazenamento geo-replicado. Bailis e colaboradores [69], por seu turno, demonstraram que garantias causais podem ser adicionadas a infraestruturas eventualmente consistentes já existentes, evitando a substituição integral da camada de armazenamento. Esta estratégia apresenta interesse particular para a reutilização da infraestrutura atualmente disponível nos municípios angolanos. Finalmente, o sistema Antipode [70] estendeu a consistência causal a serviços distribuídos independentes, permitindo preservar relações de causalidade entre microsserviços sem recorrer a conhecimento global do sistema, cenário compatível com arquiteturas administrativas descentralizadas.

3.7 RQ5 — Interoperabilidade de dados, Design Science Research e conformidade regulatória

O domínio da interoperabilidade de dados na Administração Pública reúne 149 estudos, dos quais 26 integram o núcleo prioritário de síntese. Os estudos de enquadramento metodológico em Design Science Research (DSR) encontram-se contabilizados neste domínio, por integrarem o bloco de pesquisa da RQ5. Apesar da dimensão deste corpus, a revisão evidencia que a aplicação conjunta da interoperabilidade semântica, da operação local-first e da tolerância a faltas bizantinas permanece pouco explorada, sobretudo em contextos caracterizados por limitações significativas de infraestrutura tecnológica.

Entre os trabalhos mais relevantes destaca-se a proposta de Sturm, Szalanczi, Jablonski e Schönig [71], que defende uma arquitetura de controlo descentralizado para suportar a interoperabilidade entre organizações. Os autores demonstram que work flows distribuídos podem preservar propriedades de rastreabilidade sem depender de mecanismos de coordenação centralizada, resultado particularmente pertinente para sistemas administrativos distribuídos como os considerados nesta investigação.

No plano metodológico, a revisão confirma igualmente a adequação do paradigma Design Science Research ao desenvolvimento do modelo RSTB. As sete orientações propostas por Hevner [72], complementadas pelo processo de seis atividades descrito por Peffers [73] e pela sistematização recente de vom Brocke, Hevner e Maedche [74], fornecem um enquadramento consolidado para a conceção, desenvolvimento e validação de artefactos tecnológicos destinados à resolução de problemas concretos.

A análise efetuada confirma que a aplicação do DSR à interoperabilidade de dados constitui atualmente uma área de investigação consolidada. A Query 5 recuperou um conjunto de estudos dedicados ao enquadramento metodológico deste paradigma, legitimando a sua adoção com fundamento científico para o desenvolvimento e validação do modelo RSTB.

No plano técnico, a interoperabilidade semântica constitui a componente central da arquitetura proposta. Karunarathne e colaboradores [75] demonstraram que a utilização de modelos semânticos canónicos constitui um requisito essencial para assegurar interoperabilidade em serviços de governo eletrónico que envolvem múltiplas organizações e diferentes jurisdições. Esta conclusão é igualmente corroborada pelo sistema SISS, apresentado por de la Parte [76], e pela arquitetura semântica para sistemas de saúde distribuídos desenvolvida por Adel [77], ambos evidenciando a importância das ontologias como mecanismo de integração entre sistemas heterogéneos.

Também o enquadramento jurídico encontra suporte na literatura analisada. Oliveira [78] demonstrou que estruturas ontológicas podem assegurar interoperabilidade em espaços internacionais de dados, resultado diretamente compatível com os requisitos estabelecidos pela Lei n.^o 22/11 (Lei da Proteção de Dados de Angola) [79].

Complementam este enquadramento os trabalhos de Sun [80], que sistematizou os principais facilitadores da partilha colaborativa de dados na Internet Industrial das Coisas, e de Liu e colaboradores [81], que analisam modelos descentralizados de governação de dados baseados em blockchain, articulando interoperabilidade, programabilidade e inteligência distribuída.

A literatura recente evidencia igualmente uma crescente preocupação com a governação segura dos dados em ambientes altamente regulados. Malik e colaboradores [82] propuseram uma plataforma de interoperabilidade segura baseada em blockchain e aprendizagem profunda; Bozkurt e colaboradores [83] sistematizaram os principais desafios associados à governação de dados urbanos; Widayanti [84] desenvolveu um modelo de governação baseado em normas de interoperabilidade para reconhecimento internacional de créditos académicos; Zhang e colaboradores [85] formalizaram o conceito de espaços transfronteiriços de dados confiáveis; e Du e colaboradores [86] apresentaram um mecanismo colaborativo de transferência de dados entre cadeias (cross-chain) baseado em confirmações assíncronas. Embora desenvolvidos em domínios distintos, estes trabalhos oferecem contributos relevantes para a sincronização soberana entre diferentes níveis administrativos.

A revisão identifica ainda contributos importantes no domínio da soberania dos dados. Zuiderwijk e Janssen [87] propuseram um quadro de referência para comparar políticas de dados governamentais abertos, contemplando dimensões como contexto, conteúdo, indicadores e criação de valor público. Por seu turno, Hummel [88], através da análise de 341 publicações, distinguiram conceptualmente soberania de dados, soberania digital e soberania cibernética, fornecendo um enquadramento particularmente relevante para os requisitos não funcionais associados ao controlo, localização e jurisdição dos dados administrativos. Esta perspetiva é complementada por Abbas e colaboradores [89], que conceptualizam a soberania de dados como um construto multidimensional assente em princípios de proteção, participação e provisão, no contexto das arquiteturas IDS/Gaia-X.

Casalegno, Civera, Cortese e Zardini [90] demonstraram que a resiliência dos serviços públicos depende da interação entre capacidades organizacionais, competências digitais e colaboração interinstitucional. Na mesma linha, Dimitrijevska-Markoski, Nukpezah e Azhar [91] identificaram a capacidade organizacional, a cooperação entre entidades e a motivação para o serviço público como fatores determinantes do desempenho institucional em períodos de crise. Complementarmente, Batista e Dos Santos [92] sistematizaram diferentes taxonomias e técnicas de partilha resiliente de informação em redes distribuídas, oferecendo um enquadramento adicional para os requisitos de continuidade operacional do RSTB.

A revisão evidencia igualmente diversas tensões inerentes às redes colaborativas. Schulman [93] demonstrou que redes interorganizacionais podem revelar fragilidades mesmo quando cada organização individual apresenta elevado nível de robustez, sobretudo quando falhas de infraestrutura interrompem relações de colaboração previamente estabelecidas. Resultados semelhantes são observados por Greavu-Serban, Gheorghiu e Ungureanu [94] no estudo da transformação digital das instituições públicas romenas. Também os trabalhos de Lutz e Schutte [95], centrados na administração da Província do Cabo Ocidental, e de Yuan et al. [96], dedicados aos governos municipais norte-americanos durante a pandemia de COVID-19, convergem na conclusão de que a continuidade dos serviços públicos depende da existência de infraestruturas digitais resilientes perante falhas prolongadas.

No domínio da maturidade tecnológica, Klar e colaboradores [97] identificam a interoperabilidade como requisito fundamental para o desenvolvimento de gémeos digitais aplicados a sistemas públicos complexos, reforçando a importância da integração entre sistemas distribuídos.

Da análise conjunta da literatura emerge uma conclusão consistente: nenhum dos estudos identificados apresenta uma solução que combine simultaneamente interoperabilidade local-first, tolerância a faltas bizantinas e conformidade com os requisitos jurídicos angolanos, designadamente os previstos na Lei n.^o 22/11 [79]. Esta lacuna científica constitui o principal fundamento para a conceção do modelo RSTB, que deverá procurar integrar essas três dimensões numa arquitetura única, adaptada às necessidades da Administração Pública Angolana.

3.8 Limitações

A presente revisão apresenta limitações metodológicas que importa explicitar. A primeira, e de natureza transversal, decorre da seleção dos estudos, a extração de dados e a avaliação da qualidade metodológica terem sido conduzidas por um único revisor, o primeiro autor. Os restantes autores verificaram os dados extraídos e as pontuações de qualidade numa amostra de 14 dos 110 estudos do núcleo prioritário de síntese; esta verificação não correspondeu, contudo, a uma avaliação independente em duplicado, nem foi calculada qualquer medida de concordância interavaliadores, circunstância que mantém um risco acrescido de viés de seleção e de interpretação. Acresce que o protocolo não foi objeto de registo prospetivo antes do início da revisão. Embora esteja previsto o seu registo no Open Science Framework (OSF), este ocorrerá posteriormente à execução, não cumprindo, assim, a função de pré-especificação metodológica que lhe é própria.

Uma segunda limitação prende-se com o rastreio de relevância assistido por classificação automática. O classificador baseado em léxicos não foi validado perante um conjunto de referência anotado de forma independente, pelo que não foi possível quantificar o seu desempenho em termos de precisão e cobertura. A verificação humana incidiu sobre os registos classificados como duvidosos, sobre a totalidade do núcleo prioritário de síntese (Tier A) e sobre as exclusões decorrentes dos critérios E1 e E2. As exclusões por E4 e E5 que não integraram o conjunto de casos duvidosos não foram, contudo, objeto de revisão individual. Mantém-se, por isso, a possibilidade de ocorrência de falsos negativos entre os registos excluídos por falta de relevância.

Uma terceira limitação decorre do caráter iterativo de algumas decisões metodológicas. A regra híbrida de relevância, a composição e os pesos do score de relevância e as quotas utilizadas na estratificação do núcleo foram definidos e ajustados no decurso da análise, tendo em consideração as características observadas no corpus, e não foram integralmente pré-especificados no protocolo. Embora estas decisões estejam documentadas e justificadas, e os respetivos artefactos integrem o pacote de reprodutibilidade, reconhece-se que opções metodológicas tomadas após a observação dos dados podem introduzir um risco acrescido de viés. Do mesmo modo, a componente lexical utilizada na seleção do núcleo constitui um filtro terminológico suscetível de subrepresentar trabalhos relevantes que não empreguem a terminologia dominante no domínio. Este risco foi parcialmente mitigado pela inclusão dos estudos identificados através de citation searching e pela revisão manual dos estudos publicados em veículos de referência, embora não possa ser considerado totalmente eliminado.

Uma quarta limitação diz respeito ao próprio processo de citation searching. Este ramo foi reconstruído a partir dos trabalhos fundacionais efetivamente incorporados na síntese, não correspondendo a uma reexecução formal e independentemente auditável das pesquisas forward (via “Cited by”) e backward (listas de referências). Consequentemente, a contribuição deste procedimento para o corpus final deve ser interpretada como indicativa. Esta limitação assume particular relevância porque os 61 estudos assim identificados foram incluídos automaticamente no núcleo prioritário de síntese, representando 55,5% dos 110 estudos que o compõem; uma parte maioritária da sín tese assenta, por conseguinte, em estudos não recuperados pela pesquisa sistemática nas bases bibliográficas. Acresce que o IEEE Xplore, embora inicialmente previsto no protocolo, não integrou a fase de identificação sistemática. Do mesmo modo, as estratégias de pesquisa não foram submetidas a revisão independente segundo a metodologia PRESS, constituindo esta ausência uma limitação adicional da revisão.

Por último, os pressupostos operacionais que enquadram o problema — nomeadamente, equipamentos com 2 a 4 GB de memória e períodos de desconexão de 48 a 72 horas — correspondem a pressupostos de projeto formulados a partir da experiência de terreno do primeiro autor e carecem ainda de validação empírica sistemática. A caracterização quantitativa destas condições infraestruturais constitui, por conseguinte, um objetivo de uma fase subsequente da investigação.

Consideradas em conjunto, estas limitações não invalidam as conclusões da revisão, mas delimitam o alcance da evidência reunida e devem ser ponderadas na interpretação dos resultados, particularmente no que respeita à exaustividade da identificação dos estudos e à generalização das conclusões para contextos operacionais específicos.

4 Conclusões

A presente revisão sistemática da literatura permitiu analisar, de forma estruturada, o estado da arte relativo aos CRDTs tolerantes a faltas bizantinas, à verificação semântica de invariantes de domínio e às arquiteturas local-first. O processo de revisão culminou na inclusão de 548 estudos, dos quais 110 constituem o núcleo prioritário de síntese (Tier A), reunindo a evidência científica considerada mais diretamente relevante para fundamentar a conceção do modelo RSTB.

A análise integrada deste corpus permitiu identificar três lacunas estruturais que permanecem por resolver na literatura. Em primeiro lugar, não foi encontrada qualquer proposta que combine, numa única arquitetura, verificação semântica dos invariantes de domínio, tolerância a faltas bizantinas e operação local-first em equipamentos com recursos computacionais limitados. Em segundo lugar, verifica-se que a investigação sobre BFT-CRDTs atingiu um nível de maturidade suficiente para disponibilizar primitivas formais suscetíveis de integração em arquiteturas mais abrangentes [27, 28]. Finalmente, constatou-se que a aplicação destas tecnologias ao contexto específico da Administração Pública digital em ambientes de infraestrutura limitada continua a constituir uma área escassamente explorada, permanecendo reduzido o número de estudos que validam soluções neste tipo de cenário.

Estas lacunas fundamentam a pertinência de conceber o modelo RSTB e permitem delinear três direções de desenho que a revisão sustenta para o seu desenvolvimento futuro. A primeira consiste em explorar uma arquitetura assimétrica baseada em offloading computacional entre os níveis municipal e provincial, distribuindo as tarefas de acordo com a capacidade computacional disponível em cada nível. A segunda passa por considerar o fragmento DL-Lite como mecanismo de verificação semântica de invariantes administrativos, beneficiando da complexidade LogSpace na execução local. A terceira consiste em investigar a incorporação de Proof-Carrying CRDTs, com vista a assegurar a validação criptográfica das operações sem exigir a conservação integral do histórico de atualizações.

Estas três direções correspondem a hipóteses de desenho fundamentadas pela evidência reunida na revisão, e não a opções arquiteturais já estabelecidas. A sua seleção definitiva, articulação e validação serão objeto das fases subsequentes da investigação.

É sobre esta base teórica e empírica que assentarão as etapas subsequentes da investigação. As fases seguintes compreenderão a conceção e formalização da arquitetura, a implementação do respetivo protótipo e a sua validação experimental em condições representativas do contexto operacional em estudo.

Declarações

Financiamento. A presente investigação não beneficiou de qualquer financiamento, apoio ou subvenção proveniente de entidades públicas, privadas ou do setor não lucrativo.

Conflitos de interesses. Os autores declaram não existir quaisquer conflitos de interesses relacionados com a presente investigação.

Aprovação ética e consentimento para participação. Não aplicável. A investigação consistiu exclusivamente na identificação, seleção e análise de literatura científica publicada, não envolvendo participantes humanos, dados pessoais, material biológico ou animais. Não foi, por conseguinte, requerida apreciação por comissão de ética nem obtenção de consentimento informado.

Consentimento para publicação. Não aplicável. O manuscrito não contém dados individuais, imagens, vídeos ou quaisquer outros elementos que permitam identificar pessoas e cuja divulgação exija consentimento para publicação.

Disponibilidade de dados e materiais. Os dados analisados foram integralmente extraídos de publicações científicas de acesso público, identificadas na lista de referências. Os dados gerados durante a revisão — registos exportados de cada base bibliográfica, ficheiros de deduplicação, decisões de elegibilidade atribuídas a cada registo, léxicos temáticos, componentes e valores do score de relevância, classificação de cada estudo em Tier A ou Tier B, formulário de extração e pontuações da avaliação de qualidade metodológica — integram o pacote de reprodutibilidade, cuja publicação está prevista no Open Science Framework (OSF), com atribuição de identificador digital permanente (DOI). Até à data dessa publicação, os materiais encontram-se disponíveis mediante pedido fundamentado dirigido ao autor correspondente.

Disponibilidade de código. O código do classificador de relevância baseado em léxicos, bem como os scripts de deduplicação, de cálculo do score de relevância e de estratificação do núcleo prioritário de síntese, integram o mesmo pacote de reprodutibilidade e são disponibilizados nas condições descritas no parágrafo anterior.

Contribuição dos autores. I.H.M.E.: conceptualização, metodologia, software, cu radoria dos dados, análise formal, investigação e redação (rascunho original, revisão e edição). M.A.S.A.B.: supervisão, validação (verificação de amostras da extração de dados e da avaliação da qualidade metodológica) e redação (revisão e edição). D.F.O.: supervisão, validação (verificação de amostras da extração de dados e da avaliação da qualidade metodológica) e redação (revisão e edição). M.A.S.A.B. e D.F.O. são orientadores da tese de doutoramento de I.H.M.E., da qual esta revisão constitui o suporte científico do Objetivo Específico OE1. Todos os autores leram e aprovaram a versão final do manuscrito.

Referências

[1] Shapiro, M., Preguiça, N., Baquero, C., Zawirski, M.: Conflict-free replicated data types. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 6976 LNCS, 386–400 (2011) https://doi.org/10.1007/978-3-642-24550-3_29/SAVE-RESEARCH

[2] Balegas, V., Duarte, S., Ferreira, C., Rodrigues, R., Preguiça, N., Najafzadeh, M., Shapiro, M.: Putting consistency back into eventual consistency. Proceedings of the 10th European Conference on Computer Systems, EuroSys 2015 (2015) https://doi.org/10.1145/2741948.2741972

[3] Page, M.J., McKenzie, J.E., Bossuyt, P.M., Boutron, I., Hoffmann, T.C., Mulrow, C.D., Shamseer, L., Tetzlaff, J.M., Akl, E.A., Brennan, S.E., Chou, R., Glanville, J., Grimshaw, J.M., Hróbjartsson, A., Lalu, M.M., Li, T., Loder, E.W., Mayo Wilson, E., McDonald, S., McGuinness, L.A., Stewart, L.A., Thomas, J., Tricco, A.C., Welch, V.A., Whiting, P., Moher, D.: The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews. Revista Panamericana de Salud Pública 46, 112 (2022) https://doi.org/10.26633/RPSP.2022.112

[4] Herrera, N.I., Gómez-Torres, E.R., González, E.E., Toasa, R.M., Baldeón, P.: CAMS F Edge DTN: Context-Aware Offline-First Synchronization and Local Reasoning Using CRDTs and MQTT-SN. Future Internet 2026, Vol. 18, Page 180 18(4), 180 (2026) https://doi.org/10.3390/FI18040180

[5] Ibor, A., Hooper, M., Maple, C., Crowcroft, J., Epiphaniou, G.: Considerations for trustworthy cross-border interoperability of digital identity systems in developing countries. Ai & Society 40(4), 2729 (2024) https://doi.org/10.1007/ S00146-024-02008-9

[6] Clavin, J., Duan, S., Zhang, H., Janeja, V.P., Joshi, K.P., Yesha, Y., Erickson, L.C., Li, J.D.: Blockchains for government: Use cases and challenges. Digital Government: Research and Practice 1(3), 22 (2020) https://doi.org/10.1145/ 3427097;PAGE:STRING:ARTICLE/CHAPTER

[7] Kleppmann, M., Wiggins, A., Van Hardenberg, P., McGranaghan, M.: Local-first software: You Own Your Data, in spite of the Cloud. Onward! 2019 - Proceedings of the 2019 ACM SIGPLAN International Symposium on New Ideas, New Paradigms, and Reflections on Programming and Software, co-located with SPLASH 2019 19, 154–178 (2019) https://doi.org/10.1145/3359591.3359737; TOPIC:TOPIC:CONFERENCE-COLLECTIONS

[8] Aromataris, E., Munn, Z.: Introduction to Scoping reviews. JBI Manuals for Evidence Synthesis, 2018–2021 (2020). Chap. 11

[9] Almeida, P.S., Shapiro, E.: The Blocklace: A Byzantine-repelling and Universal Conflict-free Replicated Data Type (2024)

[10] Rethlefsen, M.L., Brigham, T.J., Price, C., Moher, D., Bouter, L.M., Kirkham, J.J., Schroter, S., Zeegers, M.P.: Systematic review search strategies are poorly reported and not reproducible: a cross-sectional metaresearch study. Journal of Clinical Epidemiology 166 (2024) https://doi.org/10.1016/j.jclinepi.2023.111229

[11] Kitchenham, B., Charters, S., Kitchenham, B, Charters, S: Guidelines for performing systematic literature reviews in software engineering (2007). https://docs. edtechhub.org/lib/EDAG684W

[12] Campbell, M., McKenzie, J.E., Sowden, A., Katikireddi, S.V., Brennan, S.E., Ellis, S., Hartmann-Boyce, J., Ryan, R., Shepperd, S., Thomas, J., Welch, V., Thomson, H.: Synthesis without meta-analysis (SWiM) in systematic reviews: reporting guideline. BMJ 368 (2020) https://doi.org/10.1136/BMJ.L6890

[13] Lamport, L., Shostak, R., Pease, M.: The Byzantine Generals Problem. ACM Transactions on Programming Languages and Systems (TOPLAS) 4(3), 382–401 (1982) https://doi.org/10.1145/357172.357176;WEBSITE:WEBSITE: DL-SITE;TAXONOMY:TAXONOMY:ACM-PUBTYPE;PAGEGROUP: STRING:PUBLICATION

[14] Castro, M., Liskov, B.: Practical Byzantine Fault Tolerance (1999)

[15] Almeida, P.S.: Approaches to Conflict-free Replicated Data Types. ACM Computing Surveys 57(2) (2024) https://doi.org/10.1145/3695249

[16] Jacob, F., Hartenstein, H.: On Extend-Only Directed Posets and Derived Byzantine-Tolerant Replicated Data Types. In: Pa PoC 2023 - Proceedings of the 10th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, Part Of: EuroSys 2023, pp. 63–69 (2023). https://doi.org/10.1145/3578358.3591333 . https://www.scopus.com/pages/publications/85192212722?origin=resultslist

[17] Kleppmann, M.: Making CRDTs Byzantine fault tolerant. In: Proceedings of the 9th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data. PaPoC ’22, pp. 8–15. Association for Computing Machi nery, New York, NY, USA (2022). https://doi.org/10.1145/3517209.3524042 . https://doi.org/10.1145/3517209.3524042

[18] Jacob, F., Hartenstein, H.: Logical Clocks and Monotonicity for Byzantine Tolerant Replicated Data Types. In: Proceedings of the 11th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data. PaPoC ’24, pp. 37– 43. Association for Computing Machinery, New York, NY, USA (2024). https: //doi.org/10.1145/3642976.3653034 . https://doi.org/10.1145/3642976.3653034

[19] Elvinger, V., Oster, G., Charoy, F.: Prunable authenticated log and authenticated snapshot in distributed collaborative systems. In: Proceedings - 4th IEEE International Conference on Collaboration and Internet Computing, CIC 2018, pp. 156–165 (2018). https://doi.org/10.1109/CIC.2018.00031 . https://www.scopus.com/pages/publications/85059772737?origin=resultslist

[20] Shoker, A., Yactine, H., Baquero, C.: As secure as possible eventual consistency: Work in progress. In: Proceedings of the 3rd International Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, PaPoC 2017 - Co-located with European Conference on Computer Systems, EuroSys 2017 (2017). https://doi.org/10.1145/3064889.3064895 . https://www.scopus.com/pages/publications/85019170368?origin=resultslist

[21] Barbosa, M., Ferreira, B., Marques, J.a., Portela, B., Preguiça, N.: Secure Conflict-free Replicated Data Types. In: Proceedings of the 22nd International Conference on Distributed Computing and Networking. ICDCN ’21, pp. 6–15. Association for Computing Machinery, New York, NY, USA (2021). https: //doi.org/10.1145/3427796.3427831 . https://doi.org/10.1145/3427796.3427831

[22] Cholvi, V., Fernández Anta, A., Georgiou, C., Nicolaou, N., Raynal, M., Russo, A.: Byzantine-tolerant distributed grow-only sets: specification and applications. Distributed Computing 39(2) (2026) https://doi.org/10.1007/ s00446-025-00499-3

[23] Houshmand, F., Saberlatibari, J., Lesani, M.: Hamband: RDMA replicated data types. In: Proceedings of the ACM SIGPLAN Conference on Programming Language Design and Implementation (PLDI), pp. 348–363 (2022). https://doi.org/10.1145/3519939.3523426 . https://www.scopus.com/pages/publications/85132268415?origin=resultslist

[24] Van Der Linde, A., Leitão, J.a., Preguiça, N.: δ-CRDTs: Making δ-CRDTs delta based. Proceedings of the 2nd Workshop on the Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, PaPoC 2016 (2016) https://doi.org/10.1145/ 2911151.2911163;PAGEGROUP:STRING:PUBLICATION

[25] Lavoie, E.: Memory-Exhaustion Attack on the Blocklace Byzantine-Repelling Conflict-Free Replicated Data Type 1 https://doi.org/10.1145/3806077.3806698

[26] Mao, Y., Zhang, G., Liu, Z., Nasirifard, P., Tijanic, S., Jacobsen, H.-A.: Making CRDTs Not So Eventual. Proc. VLDB Endow. 18(2), 349–362 (2024) https: //doi.org/10.14778/3705829.3705850

[27] Baquero, C., Maia, F., Dantas, A., Anta, A.F., Frey, D., Sánchez, C., Albouy, 35

T.: Bounding Byzantine Impact in Open CRDT Systems. In: PaPoC 2026 - Proceedings of the 13th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, pp. 17–24 (2026). https://doi.org/10.1145/3806077.3806698 . https://www.scopus.com/pages/publications/105038364115?origin=resultslist

[28] Marx, N., Jacob, F., Hartenstein, H.: Proof-Carrying CRDTs allow Succinct Non-Interactive Byzantine Update Validation. In: PaPoC 2025 - Proceedings of the 12th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, Part Of: Eurosys 2025 and Asplos Workshops 2025, pp. 15–21 (2025). https://doi.org/10.1145/3721473.3722142 . https://www.scopus.com/pages/publications/105003534198?origin=resultslist

[29] Frey, D., Guillou, L., Raynal, M., Taïani, F.: Process-commutative distributed objects: From cryptocurrencies to Byzantine-Fault-Tolerant CRDTs. Theoretical Computer Science 1017 (2024) https://doi.org/10.1016/j.tcs.2024.114794

[30] Brocco, A.: Decoupling Trust in Byzantine CRDTs: Fine-grained Post Compromise Handling without Breaking Causality. Proceedings of 1

[31] Kleppmann, M., Beresford, A.R.: A Conflict-Free Replicated JSON Datatype

[32] Akkoorath, D.D., Tomsic, A.Z., Bravo, M., Li, Z., Crain, T., Bieniusa, A., Preguica, N., Shapiro, M.: Cure: Strong Semantics Meets High Availability and Low Latency. Proceedings - International Conference on Distributed Computing Systems 2016-August, 405–414 (2016) https://doi.org/10.1109/ICDCS.2016.98

[33] Nasirifard, P., Mayer, R., Jacobsen, H.-A.: OrderlessChain: A CRDT-based BFT Coordination-free Blockchain Without Global Order of Transactions. In: Middleware 2023 - Proceedings of the 24th ACM/IFIP International Middleware Conference, pp. 137–150 (2023). https://doi.org/10.1145/3590140.3629111 . https://www.scopus.com/pages/publications/85179171571?origin=resultslist

[34] Ignat, C.L., Elvinger, V., Ba, H.: Synql: A CRDT-Based Approach for Replicated Relational Databases with Integrity Constraints. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 14677 LNCS, 18–35 (2024) https://doi.org/10.1007/ 978-3-031-62638-8_2

[35] Laddad, S., Power, C., Milano, M., Cheung, A., Crooks, N., Hellerstein, J.M.: Keep CALM and CRDT On. Proceedings of the VLDB Endowment 16(4), 856– 863 (2022) https://doi.org/10.14778/3574245.3574268

[36] De Porre, K.: VeriFx: Correct Replicated Data Types for the Masses. Proceedings of the ACM on Programming Languages 1

[37] Zhao, W., Babi, M., Yang, W., Luo, X., Zhu, Y., Yang, J., Luo, C., Yang, M.: Byzantine fault tolerance for collaborative editing with commutative operations. In:2016 IEEE International Conference on Electro Information Technology (EIT), pp. 246–251 (2016). https://doi.org/10.1109/EIT.2016.7535248

[38] Köhler, M., Salvaneschi, G.: Safe Combination of Data-Centric and Operation Centric Consistency. SPLASH Companion 2023 - Companion Proceedings of the 2023 ACM SIGPLAN International Conference on Systems, Programming, Languages, and Applications: Software for Humanity, 65–67 (2023) https://doi.org/ 10.1145/3618305.3623610

[39] Hellerstein, J.M., Alvaro, P., Santa Cruz, U.: Keeping CALM: When Distributed Consistency is Easy

[40] Calvanese, D., De Giacomo, G., Lembo, D., Lenzerini, M., Rosati, R., Calvanese, D., De Giacomo, G., Lembo, t.D., Lenzerini, t.M., Rosati, t.R., Lembo, D., Lenzerini, M., Rosati, R.: Tractable Reasoning and Efficient Query Answering in Description Logics: The DL-Lite Family. Journal of Automated Reasoning 2007 39:3 39(3), 385–429 (2007) https://doi.org/10.1007/S10817-007-9078-X

[41] Artale, A., Calvanese, D., Kontchakov, R., Zakharyaschev, M.: The DL-Lite Family and Relations. Journal of Artificial Intelligence Research 36, 1–69 (2009) https://doi.org/10.1613/JAIR.2820

[42] Ter Horst, H.J.: Completeness, decidability and complexity of entailment for RDF Schema and a semantic extension involving the OWL vocabulary. Web Semantics 3(2-3), 79–115 (2005) https://doi.org/10.1016/j.websem.2005.06.001

[43] Bilenchi, I., Loconte, D., Scioscia, F., Ruta, M.: Evaluating correctness, performance and energy footprint of semantic reasoners in mobile edge computing. Journal of Systems and Software 233, 112696 (2026) https://doi.org/10.1016/J. JSS.2025.112696

[44] Calvanese, D., Cogrel, B., Komla-Ebri, S., Kontchakov, R., Lanti, D., Rezk, M., Rodriguez-Muro, M., Xiao, G.: Semantic Web 0 (0) 1 Ontop: Answering SPARQL Queries over Relational Databases

[45] Yahya, M., Zhou, B., Breslin, J.G., Ali, M.I., Kharlamov, E.: Semantic Modeling, Development and Evaluation for the Resistance Spot Welding Industry. IEEE Access 11, 37360–37377 (2023) https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3267000

[46] Kokocinski, M., Kobus, T., Wojciechowski, P.T.: On Mixing Eventual and Strong Consistency: Acute Cloud Types. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 33(6), 1338–1356 (2022) https://doi.org/10.1109/TPDS.2021.3090318

[47] Kleppmann, M., Mulligan, D.P., Gomes, V.B.F., Beresford, A.R.: A Highly Available Move Operation for Replicated Trees. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 33(7), 1711–1724 (2022) https://doi.org/10.1109/ TPDS.2021.3118603

[48] Loruenser, T., Rainer, B., Wohner, F.: Towards a Performance Model for Byzantine Fault Tolerant Services. International Conference on Cloud Computing and Services Science, CLOSER - Proceedings, 178–189 (2022) https://doi.org/ 10.5220/0011041600003200

[49] Ling, S., Liu, Z., Li, Q., Du, X., Chen, J., Xu, K.: Stable Byzantine Fault Tolerance in Wide Area Networks with Unreliable Links. IEEE/ACM Transactions on Networking 32(6), 5310–5325 (2024) https://doi.org/10.1109/TNET. 2024.3461872

[50] Miller, A., Xia, Y., Croman, K., Shi, E., Song, D.: The Honey Badger of BFT protocols. Proceedings of the ACM Conference on Computer and Communications Security 24-28-October-2016, 31–42 (2016) https://doi.org/10.1145/2976749. 2978399;CTYPE:STRING:BOOK

[51] Guo, B., Lu, Z., Tang, Q., Xu, J., Zhang, Z.: Dumbo: Faster Asynchronous BFT Protocols. Proceedings of the ACM Conference on Computer and Com munications Security, 803–818 (2020) https://doi.org/10.1145/3372297.3417262; JOURNAL:JOURNAL:ACMCONFERENCES;PAGEGROUP:STRING: PUBLICATION

[52] Yin, M., Malkhi, D., Reiter, M.K., Gueta, G.G., Abraham, I.: HotStuff: BFT Consensus with linearity and responsiveness. Proceedings of the Annual ACM Symposium on Principles of Distributed Computing, 347–356 (2019) https://doi. org/10.1145/3293611.3331591;GROUPTOPIC:TOPIC:ACM-PUBTYPE

[53] Danezis, G., Kokoris-Kogias, L., Sonnino, A., Spiegelman, A.: Narwhal and Tusk: A DAG-based Mempool and Efcient BFT Consensus. EuroSys 2022 - Proceedings of the 17th European Conference on Computer Sys tems, 34–50 (2022) https://doi.org/10.1145/3492321.3519594;TOPIC:TOPIC: CONFERENCE-COLLECTIONS

[54] Yactine, H., Shoker, A., Younes, G.: ASPAS: As Secure as Possible Available Systems. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 12718 LNCS, 57–73 (2021) https://doi.org/10.1007/978-3-030-78198-9_4

[55] Kotla, R., Alvisi, L., Dahlin, M., Clement, A., Wong, E.: Zyzzyva: Speculative byzantine fault tolerance. Operating Systems Review (ACM), 45–58 (2007) https: //doi.org/10.1145/1294261.1294267

[56] Amir, Y., Danilov, C., Dolev, D., Kirsch, J., Lane, J., Nita-Rotaru, C., Olsen, J., Zage, D.: Steward: Scaling byzantine fault-Tolerant replication to wide area networks. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing 7(1), 80–93 (2010) https://doi.org/10.1109/TDSC.2008.53

[57] Aman, Khan, M.S., Nigam, N.R., Jha, A.V., Appasani, B., Zeadally, S.: Private 38 Lightweight Blockchain and Edge Computing for Secure Data Transfer Using Byzantine Fault Tolerance in Vehicular Ad-Hoc Networks. 2025 7th International Conference on Smart Applications, Communications and Networking, SmartNets 2025 (2025) https://doi.org/10.1109/SMARTNETS65254.2025.11106881

[58] Jannes, K.: Secure and resilient data replication for the client-centric decentralized web. In: Middleware 2022 - Proceedings of the 23rd In ternational Middleware Conference Doctoral Symposium, Part of Middleware 2022, pp. 1–4 (2022). https://doi.org/10.1145/3569950.3569961 . https://www.scopus.com/pages/publications/85143201047?origin=resultslist

[59] Sauwens, M., Jannes, K., Lagaisse, B., Joosen, W.: Scew: Programmable bft consensus with smart contracts for client-centric p2p web applications. In: Proceedings of the 8th Workshop on Principles and Practice of Consistency for Distributed Data, PaPoC 2021 (2021). https://doi.org/10.1145/3447865.3457965 . https://www.scopus.com/pages/publications/85104601243?origin=resultslist

[60] Civit, P., Gilbert, S., Gramoli, V.: Polygraph: Accountable byzantine agreement. Proceedings - International Conference on Distributed Computing Systems 2021- July, 403–413 (2021) https://doi.org/10.1109/ICDCS51616.2021.00046

[61] Sheng, P., Wang, G., Nayak, K., Kannan, S., Viswanath, P.: BFT Protocol Fo rensics. Proceedings of the ACM Conference on Computer and Communications Security, 1722–1743 (2021) https://doi.org/10.1145/3460120.3484566

[62] Fall, K.: A delay-tolerant network architecture for challenged internets, 27–34 (2003) https://doi.org/10.1145/863955.863960

[63] Preguiça, N., Baquero, C., Shapiro, M.: Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs). Encyclopedia of Big Data Technologies, 491–500 (2018) https://doi. org/10.1007/978-3-319-63962-8_185-1

[64] Gentle, J., Kleppmann, M.: Collaborative Text Editing with Eg-walker: Better, Faster, Smaller. EuroSys 2025 - Proceedings of the 2025 20th European Conference on Computer Systems, 311–328 (2025) https://doi.org/10.1145/3689031. 3696076

[65] Mach, P., Becvar, Z.: Mobile Edge Computing: A Survey on Architecture and Computation Offloading. IEEE Communications Surveys and Tutorials 19(3), 1628–1656 (2017) https://doi.org/10.1109/COMST.2017.2682318; WGROUP:STRING:ACM

[66] Dong, S., Tang, J., Abbas, K., Hou, R., Kamruzzaman, J., Rutkowski, L., Buyya, R.: Task offloading strategies for mobile edge computing: A survey (2024) https: //doi.org/10.1016/j.comnet.2024.110791

[67] Ning, Z., Zhang, K., Wang, X., Guo, L., Hu, X., Huang, J., Hu, B., Kwok, R.Y.K.: 39 Intelligent Edge Computing in Internet of Vehicles: A Joint Computation Offloading and Caching Solution. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 22(4), 2212–2225 (2021) https://doi.org/10.1109/TITS.2020.2997832

[68] Lloyd, W., Freedman, M.J., Kaminsky, M., Andersen, D.G.: Don’t settle for eventual: Scalable causal consistency for wide-area storage with COPS. SOSP’11 - Proceedings of the 23rd ACM Symposium on Operating Systems Principles, 401–416 (2011) https://doi.org/10.1145/2043556.2043593

[69] Bailis, P., Ghodsi, A., Hellerstein, J.M., Stoica, I.: Bolt-on causal consistency. Proceedings of the ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, 761–772 (2013) https://doi.org/10.1145/2463676.2465279;GROUPTOPIC: TOPIC:ACM-PUBTYPE

[70] Ferreira Loff, J.a., Porto, D., Garcia, J.a., Mace, J., Rodrigues, R.: Antipode: Enforcing Cross-Service Causal Consistency in Distributed Applications. SOSP 2023 - Proceedings of the 29th ACM Symposium on Operating Systems Principles 1, 298–313 (2023) https://doi.org/10.1145/3600006.3613176;CSUBTYPE: STRING:CONFERENCE

[71] Sturm, C., Szalanczi, J., Jablonski, S., Schönig, S.: Decentralized Control: A Novel Form of Interorganizational Workflow Interoperability. Lecture Notes in Business Information Processing LNBIP-400, 261–276 (2020) https://doi.org/ 10.1007/978-3-030-63479-7_18

[72] Hevner, A., Chatterjee, S.: Design Research in Information Systems - Theory and Practice vol. 22, pp. 1–309. Springer, New York (2010). https://doi.org/10.1007/ 978-1-4419-5653-8 . http://www.springer.com/series/6157

[73] Peffers, K., Tuunanen, T., Rothenberger, M.A., Chatterjee, S.: A design science research methodology for information systems research. Journal of Management Information Systems 24(3), 45–77 (2007) https://doi.org/10.2753/ MIS0742-1222240302;PAGE:STRING:ARTICLE/CHAPTER

[74] Brocke, J., Hevner, A., Maedche, A.: Introduction to Design Science Research, 1–13 (2020) https://doi.org/10.1007/978-3-030-46781-4_1

[75] Karunarathne, T., Kontopoulos, E., Konstantinidis, I., Guzmán Carbonell, A.R.: A Canonical Evidence-based Approach for Semantic Interoperability in Cross-border and Cross-domain e-Government Services. In: ACM International Conference Proceeding Series, pp. 131–139 (2022). https://doi.org/10.1145/3560107.3560299 . https://www.scopus.com/pages/publications/85142647227?origin=resultslist

[76] Parte, M., Martínez-Ortega, J.-F., Lucas Martínez, N., Hernández Díaz, V.: SISS: Semantic Interoperability Support System for the Internet of Things. IEEE Internet of Things Journal 12(16), 33769–33791 (2025) https://doi.org/10.1109/JIOT.2025.3577776

[77] Adel, E., El-Sappagh, S., Barakat, S., Kwak, K.S., Elmogy, M.: Semantic Architecture for Interoperability in Distributed Healthcare Systems. IEEE Access 10, 126161–126179 (2022) https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3223676

[78] Oliveira, V.: An Ontology-Based Framework to Provide Legal Interoperability Within International Data Spaces. In: CEUR Workshop Proceedings, vol. 3882 (2024). https://www.scopus.com/pages/publications/85214572896?origin=resultslist

[79] APD: Decreto Presidencial Lei n.º 22/11. https://apd.ao/fotos/frontend_1/ editor2/110617_lei_22-11_de_17_junho-proteccao_dados_pessoais.pdf

[80] Sun, D., Hu, J., Wu, H., Wu, J., Yang, J., Sheng, Q.Z., Dustdar, S.: A Comprehensive Survey on Collaborative Data-access Enablers in the IIoT. ACM Comput. Surv. 56(2) (2023) https://doi.org/10.1145/3612918

[81] Liu, Y., Wang, X., Ning, Z., Zhou, M., Guo, L., Jedari, B.: A survey on semantic communications: Technologies, solutions, applications and challenges. Digital Communications and Networks 10(3), 528–545 (2024) https://doi.org/10.1016/ j.dcan.2023.05.010

[82] Malik, V., Mittal, R., Mavaluru, D., Narapureddy, B.R., Goyal, S.B., Mar tin, R.J., Srinivasan, K., Mittal, A.: Building a Secure Platform for Digital Governance Interoperability and Data Exchange Using Blockchain and Deep Learning-Based Frameworks. IEEE Access 11, 70110–70131 (2023) https://doi. org/10.1109/ACCESS.2023.3293529

[83] Bozkurt, Y., Rossmann, A., Konanahalli, A., Pervez, Z.: Toward Urban Data Governance: Status-Quo, Challenges, and Success Factors. IEEE Access 11, 85656–85677 (2023) https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3302835

[84] Widayanti, R., Kartini, Maratis, J., Widyawan, T.I., Ichwani, A.: Data Governance Model for MBKM Credit Conversion using Interoperability Standards. In: Proceeding - 2025 4th International Conference on Creative Communication and Innovative Technology: Empowering Transformative MATURE LEADERSHIP: Harnessing Technological Advancement for Global Sustainability, ICCIT 2025 (2025). https://doi.org/10.1109/ICCIT65724.2025.11167667 . https://www.scopus.com/pages/publications/105018458106?origin=resultslist

[85] Zhang, C., Liu, Y., Xu, M., Yang, X., Li, P., Yang, C., Liu, Q., Xiong, X., Chen, P., Wang, W.: Trans-Border Trusted Data Spaces: A General Framework Supporting Trustworthy International Data Circulation. IEEE Access 13, 30481– 30496 (2025) https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3541295

[86] Du, Z., Lu, X., Long, C., Bao, L.: CCTS: A Cross-Chain Collaborative Data 41 Transfer Channel Based on Asynchronous Confirmation Transaction Stacks. IEEE Internet of Things Journal 13(4), 6453–6463 (2026) https://doi.org/10. 1109/JIOT.2025.3635070

[87] Zuiderwijk, A., Janssen, M.: Open data policies, their implementation and im pact: A framework for comparison. Government Information Quarterly 31(1), 17–29 (2014) https://doi.org/10.1016/J.GIQ.2013.04.003

[88] Hummel, P., Braun, M., Tretter, M., Dabrock, P.: Data sovereignty: A review. Big Data and Society 8(1) (2021) https://doi.org/10.1177/2053951720982012

[89] Abbas, A.E., Velzen, T., Ofe, H., Kaa, G., Zuiderwijk, A., Reuver, M.: Beyond control over data: Conceptualizing data sovereignty from a social contract perspective. Electronic Markets 2024 34:1 34(1), 20 (2024) https://doi.org/10.1007/ S12525-024-00695-2

[90] Casalegno, C., Civera, C., Cortese, D., Zardini, A.: In search of the enabling factors for public services resilience: A multidisciplinary and configurational approach. Journal of Innovation and Knowledge 8(1) (2023) https://doi.org/10. 1016/j.jik.2023.100337

[91] Dimitrijevska-Markoski, T., Nukpezah, J.A., Azhar, A.: Service Delivery During Crises: The Effects of Organizational Capacity, Collaboration, and Public Service Motivation on Organizational Resilience. Public Administration Quarterly 48(4), 210–227 (2024) https://doi.org/10.1177/07349149241262596

[92] Batista, A.d.S., Dos Santos, A.L.: A Survey on Resilience in Information Sharing on Networks: Taxonomy and Applied Techniques. ACM Comput. Surv. 56(12) (2024) https://doi.org/10.1145/3659944

[93] Schulman, P.R.: Problems and paradoxes of reliability and resilience in organizational networks. Safety Science 167 (2023) https://doi.org/10.1016/j.ssci.2023. 106279

[94] Greavu-Şerban, V., Gheorghiu, A., Ungureanu, C.: A multidimensional perspective of digitization in Romanian public institutions. World Development 191 (2025) https://doi.org/10.1016/j.worlddev.2025.106996

[95] Lutz, G., Schutte, F.: Enhancing resilience in public sector business continuity: lessons from the Western Cape Government, South Africa. International Journal of Business Continuity and Risk Management 15(5), 1–25 (2025) https://doi. org/10.1504/IJBCRM.2025.149032

[96] Yuan, Q., Gasco-Hernandez, M., Gil-Garcia, J.R., Cook, M.E., Pardo, T.A.: Continuity of Operations and Organisational Resilience during the COVID-19 Pandemic: Lessons from City Governments in the US Northeast Region. Public Management Review 27(1), 29–49 (2025) https://doi.org/10.1080/14719037.2023.2222763

[97] Klar, R., Arvidsson, N., Angelakis, V.: Digital Twins’ Maturity: The Need for Interoperability. IEEE Systems Journal 18(1), 713–724 (2024) https://doi.org/ 10.1109/JSYST.2023.3340422

1. Departamento de Sistemas de Informação, Universidade do Minho, Guimarães, 4800-058, Portugal. Corresponding author(s). E-mail(s): id12374@alunos.uminho.pt; isaachossied@gmail.com ↑

2. Orientador. Centro ALGORITMI, Universidade do Minho, Guimarães, 4800-058, Portugal. Contributing authors: mab@dsi.uminho.pt ↑

3. Orientador. Departamento de Informática e Computação, Universidade Mandume Ya Ndemufayo, Lubango, Angola. Contributing authors:; dfilipe@umn.edu.ao ↑