Asynchronous Byzantine Approximate Consensus in Directed Networks
在这项工作中，我们研究了异步消息传递网络中的近似共识问题，其中一些节点可能成为拜占庭故障。我们回答了Tseng和Vaidya在2012年提出的一个开放问题，提出了第一个有向网络最佳弹性算法。有趣的是，我们的研究结果表明，异步拜占庭近似共识的底层通信网络上的紧条件与同步拜占庭精确共识的紧条件一致。我们的结果可以看作是Abraham等人的算法的非平凡推广，2004年，它适用于完全网络的特殊情况。紧的条件和技术确定的文件揭示了解决异步有向网络的近似共识的基本属性。
2020-04-20 cs.DC
Expected Constant Time Self-stabilizing Byzantine Pulse Resynchronization
将快速数字时钟同步推广到有界延迟模型，研究了期望的恒定时间拜占庭脉冲同步问题。在这个问题中，系统的同步状态不仅应该确定性地保持，但在拜占庭故障的存在下，从任意状态达到预期的恒定时间。引入了问题的直观几何表示，将经典近似一致性、随机拜占庭一致性和随机游动与一些几何运算结合起来.还为实际应用提供了有效的实现。与现有方案相比，该方案不需要规则地产生公共脉冲，消息复杂度降低为近似一致，且期望稳定时间最优。由此，所提供的解决方案可以有效地将不规则生成的公共脉冲转换为自稳定拜占庭脉冲同步。
2022-03-26 cs.DC
Linear-time Self-stabilizing Byzantine Clock Synchronization
时钟同步是分布式系统中一项非常基本的任务。因此，要求底层时钟同步机制具有高度容错性是有意义的。自稳定算法寻求在同步丢失时获得同步;拜占庭算法假设同步永远不会丢失，并专注于包含故障节点永久存在的影响。存在用于时钟同步的高效自稳定解决方案以及对拜占庭故障有弹性的高效解决方案。相比之下，据我们所知，没有实际的解决方案是自我稳定的，同时容忍拜占庭节点的永久存在。提出了第一个线性时间自稳定拜占庭时钟同步算法。我们的确定性时钟同步算法是基于观察，所有的时钟同步算法需要事件交换时钟值和重新同步的时钟在安全范围内。这些事件通常需要在不同的节点上同步发生。在经典的拜占庭算法中，这是通过使时钟最初彼此接近来实现或辅助的，因此实际时钟值可以用于同步事件。这意味着时钟值不能任意不同，这必然使这些解决方案不稳定。我们的方案建议使用一个底层的分布式脉冲同步模块，是不相关的时钟值。
2006-08-25 cs.DC
Byzantine Consensus in the Random Asynchronous Model
本文提出随机异步模型，移除对抗性调度，保留无界延迟和拜占庭故障，分析不同弹性阈值下共识的概率保证，并给出不可能性结果。
2025-05-26 cs.DC
Asynchronous Byzantine Consensus on Undirected Graphs under Local Broadcast Model
在这项工作中，我们期待在异步系统的拜占庭共识下的本地广播模型。在本地广播模型中，由任何节点发送的消息被通信网络中的所有邻居相同地接收，从而防止故障节点向不同的邻居发送冲突信息。我们最近的工作表明，在同步设置，拜占庭共识的网络连接要求较低的本地广播模型相比，经典的点对点通信模型。在这里，我们表明，在异步设置中情况并非如此，拜占庭共识的网络要求在本地广播下与点对点通信模型下保持相同。
2019-09-04 cs.DC
Distributed Computability in Byzantine Asynchronous Systems
在这项工作中，我们扩展了基于拓扑的异步崩溃故障分布式系统的可计算性的特征异步拜占庭系统的方法。我们给出了第一个定理的必要和充分条件，以解决任意任务的对手选择错误的进程在异步拜占庭系统。在我们的对抗公式中，非故障过程的输出仅受非故障过程的输入的约束。对于无色任务，分布式问题的一个重要子类，一般的结果减少到一个优雅的模型，有效地捕捉进程的数量之间的关系，故障的数量，以及任务的单纯复合体的拓扑结构。
2014-06-10 cs.DC
Validated Asynchronous Byzantine Agreement with Optimal Resilience and Asymptotically Optimal Time and Word Communication
提出了一种新的异步拜占庭协议。验证（多值）异步拜占庭协议是在异步环境中构建原子广播和容错状态机复制的关键构建块。我们的协议可以承受的最佳数量$f<n/3$的拜占庭故障，并达成协议的渐近最优预期$O(1)$运行时间。在我们的协议中，诚实的各方只发送预期的$O(n^2)$消息，其中每个消息包含一个值和一个常数数量的签名。因此，我们总的预期沟通是$O(n^2)$的话。Cachin等人2001年的最佳结果解决了具有最佳弹性和$O(1)$预期时间但具有$O(n^3)$预期字通信的验证拜占庭协议。我们的工作解决了Cachin等人2001年提出的一个公开问题，并将$O(n^3)$的预期单词通信改进为渐近最优的$O(n^2)$。
2018-11-04 cs.DC
Intro-Stabilizing Byzantine Clock Synchronization in Heterogeneous IoT Networks
为了在物联网网络上实现可靠的高精度时钟同步（CS），集成了超高可靠系统中采用的分布式CS范例和高性能但不可靠系统中采用的主从CS范例。同时，传统的内部时钟同步也与外部时间基准集成，以实现有效的稳定。低网络连接性、低复杂性、高精度和高可靠性都被考虑在内。为了容忍永久故障，拜占庭CS与常见的CS协议集成。为了容忍瞬时故障，自稳定的拜占庭CS也扩展到开放世界的物联网网络上。有了这些，所提出的内稳定拜占庭CS解决方案可以建立和保持与任意初始状态的同步，在永久拜占庭故障的存在。通过形式化分析和数值模拟，证明了为超高可靠系统和高性能不可靠系统提供的最佳CS解决方案可以很好地集成到物联网网络上，从而即使在传统的封闭安全边界上也可以获得可靠的高精度CS。
2022-03-18 cs.DC
Not a COINcidence: Sub-Quadratic Asynchronous Byzantine Agreement WHP
King和Saia是第一个在同步系统中打破拜占庭协议的二次词复杂度界限的人，Algorand以接近最优的弹性打破了这个界限（首先是在同步模型中，然后是最终同步）。然而，异步次二次拜占庭协议的问题仍然悬而未决。据我们所知，我们是第一个肯定回答这个问题的。我们解决方案的一个关键组成部分是基于VRF的共享硬币算法。第二个基本要素是基于VRF的委员会抽样，我们正式化，并利用异步模型的第一次。我们的算法针对延迟自适应对手，它不能执行事后删除，但完全控制拜占庭进程和有关前几轮通信的全部信息。使用委员会抽样和我们的共享硬币，我们以高概率解决拜占庭协议，字复杂度为$\widetilde{O}(n)$，$O(1)$预期时间，打破了异步拜占庭协议的$O(n^2)$位障碍。
2020-08-03 cs.DC
Trading off $t$-Resilience for Efficiency in Asynchronous Byzantine Reliable Broadcast
本文提出了一种简单有效的可靠广播算法，用于由$n$进程组成的异步消息传递系统，其中多达$t<n/5$可以任意行为（拜占庭进程）。该算法需要两个通信步骤和$n^2-1$消息。当比较Bracha的算法，这是弹性最佳（$t<n/3$），需要三个通信步骤和$2n^2-n-1$消息，所提出的算法显示了一个有趣的通信效率和$t$弹性之间的权衡。
2021-09-28 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Clock Synchronization with Optimal Precision
我们重新审视的方法，拜占庭容错时钟同步的基础上介绍了林奇和韦尔奇的近似协议。我们的贡献有三个方面：（1）我们提供了一个稍微改进的算法变体，该算法产生了可以实现的偏斜和可持续频率偏移的改进界限。(2)我们将展示如何扩展该技术，也同步时钟速率。这允许不太频繁的通信，而不会显著损失精度，只要时钟速率变化足够慢。(3)我们提出了一个耦合方案，使这些算法的自稳定，同时保持其高精度。该方案利用低精度，但自我稳定的算法恢复的目的。
2016-09-29 cs.DC
Asynchronous Byzantine Agreement with Optimal Resilience and Linear Complexity
给出了一个具有$n > 3t + 1$进程的系统，其中$t$是故障进程的容许个数，我们提出了一个快速异步拜占庭协议，该协议可以在$O(t)$期望运行时间内达成协议.这改善了Abraham、Dolev和Halpern的$O(n^2)$预期运行时间[PODC 2008]。此外，如果对任何$\varepsilon > 0$使用$n = (3 + \varepsilon) t$，我们的协议都能在$O (1 / \varepsilon)$的期望运行时间内达到一致。这改进了Feldman和Micali [STOC 1988]的结果（当使用$n > 4 t$时，预期运行时间恒定）。
2015-11-25 cs.DC
Atomic Read/Write Memory in Signature-free Byzantine Asynchronous Message-passing Systems
本文提出了一种无签名的分布式算法，它在一个$n$进程异步消息传递系统上建立一个原子读/写共享存储器，在该系统中，多达$t<n/3$进程可以提交Byzantine故障。从概念的角度来看，该算法被设计为尽可能接近Attiya，Bar-Noy和Dolev（JACM 1995）提出的算法，该算法在$n$进程异步消息传递系统中构建原子寄存器，其中多达$t<n/2$进程可能崩溃。所提出的算法特别简单。它不使用密码学来处理拜占庭进程，并且从$t$弹性的角度来看（$t<n/3$）是最佳的。读操作需要$O(n)$消息，写操作需要$O(n^2)$消息。
2015-12-07 cs.DC
Peaceable Self-Stabilizing Byzantine Pulse Synchronization
为了在有界时延消息传递网络上实现快速有效的自稳定拜占庭脉冲同步（SSBPS），考虑了稳定系统中资源占用尽可能稀疏且系统稳定尽可能快的和平SSBPS问题.为解决这一问题，在一般框架下研究了解耦吸收过程和紧急过程。在综合时间跟踪、近似协议、确定性和随机性拜占庭协议以及自稳定协议优点的基础上，提出了一种常数时间两阶段吸收过程和一种以上的紧急过程.这样，不仅SSBPS，而且自稳定拜占庭时钟同步可以快速建立和有效维护。在最优弹性基本解中，确定性线性稳定时间和稳定资源占用都被优化到底层原语的那些，这在经典静态攻击下存在拜占庭故障时是最优的。在混合解决方案中，可以预期更快的稳定与最坏情况下的确定性稳定时间。在所有解决方案中，稳定的资源占用最多处于近似一致的量级，这在考虑真实世界的超高可靠性硬实时应用中是良好的性质，其中期望在所有上层功能之前建立脉冲同步，并且当上层功能处于服务中时有效地维持脉冲同步。
2022-03-18 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Fault-tolerant Repeated Reliable Broadcast
我们研究了一个著名的通信抽象称为拜占庭可靠广播（BRB）。这种抽象是容错分布式系统的设计和实现的核心，因为许多容错分布式应用程序需要在消息传递上具有可证明保证的通信。我们的研究重点是容错实现的消息传递系统，容易出现进程故障，如崩溃和恶意行为。在PODC 1983年，Bracha和Toueg，简称BT，解决了BRB问题。BT具有最佳的弹性，因为它可以处理t <n/3的拜占庭进程，其中n是进程的数量。目前的工作旨在设计一个更强大的解决方案比BT扩展其故障模型与自稳定，一个有力的概念容错。除了容忍拜占庭和通信故障之外，自稳定系统还可以在任意瞬时故障发生后恢复。这些故障表示违反了系统设计运行所依据的假设（假设算法代码保持完整）。我们建议，据我们所知，第一个自我稳定拜占庭容错（BFT）的解决方案，重复BRB在无签名的消息传递系统（以下BT的问题规范）。我们的贡献包括BT的自稳定变化，解决了异步系统的单实例BRB。我们还考虑了单实例BRB实例的回收问题。我们的无时间系统的自稳定BFT回收促进了预定义数量的BRB调用的并发处理，通过这种方式，可以作为自稳定BFT共识的基础。
2022-10-03 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine-tolerant Recycling
研究在拜占庭进程存在下的对象回收挑战，提出一种自稳定拜占庭容错的异步对象回收机制，基于新的同步多值共识算法和现有技术组合，实现对象在任务结束后的安全重用。
2023-07-27 cs.DC
Asynchronous Byzantine Reliable Broadcast With a Message Adversary
本文考虑了异步认证系统中的可靠广播问题，在该系统中，n个进程使用签名消息进行通信，最多t个进程可以任意行为（拜占庭进程）。另外，对于由正确的（即，非拜占庭）进程，消息对手可以阻止多达d个正确进程接收m。(This消息攻击者捕获网络故障，例如短暂断开、无声流失或消息丢失。）考虑到这种“双重”对抗性上下文，并假设n > 3t + 2d，提出了一种可靠的广播算法。有趣的是，当没有消息对手（即，d = 0），则该算法在两个通信步骤中终止（因此，在这种情况下，该算法在拜占庭容限和时间效率方面都是最优的）。然后表明，条件n > 3t + 2d是必要的，以实现可靠的广播在拜占庭进程和消息对手的存在下（无论底层系统是丰富的签名或没有）。
2022-05-20 cs.DC
Self-Stabilizing Byzantine Resilient Topology Discovery and Message Delivery
传统的拜占庭弹性算法使用2f+1个顶点不相交的路径来确保消息在最多f个拜占庭节点的情况下传递。如何识别这些路径的问题与拓扑发现的基本问题有关。拓扑发现的分布式算法处理一个永无止境的任务，处理网络拓扑的频繁变化和不可预测的瞬时故障。因此，拓扑发现算法应该是自稳定的，以确保收敛的拓扑信息后，任何这样的不可预测的事件序列。我们提出了第一个这样的算法，可以应付拜占庭节点。从任意全局状态开始，并且在存在f个拜占庭节点的情况下，每个节点最终知道所有其他非拜占庭节点及其连接的通信链路。例如，使用拓扑信息，节点可以在网络上路由消息，并将消息从一个终端用户传递到另一个终端用户。我们提出了第一个确定性的，cryptographicassumptions- free，自我稳定，拜占庭弹性算法的网络拓扑发现和端到端的消息传递。我们还考虑了r-邻域发现的任务，在这种情况下，r和节点的度是有界的常数。r-邻域发现的使用促进了上述任务的多项式时间、通信和空间解决方案。所获得的算法可以被用来认证各方，特别是在建立私人秘密，从而形成公钥计划，是抵抗人在中间攻击的妥协拜占庭节点。可以在秘密的周期性重建之间采用基于所建立的私有秘密的多项式和有效的端到端算法。
2013-01-30 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine- and Intrusion-tolerant Consensus
容错分布式计算中最著名的问题之一是一致性问题。它被证明抽象了无数的问题，在这些问题中，过程必须就单一值达成一致。共识应用程序包括云或区块链环境的基本服务。在这种具有挑战性的环境中，恶意行为通常被建模为对抗性拜占庭故障。在OPODIS 2010上，Mostefaoui和Raynal（简称MR）提出了一种拜占庭和入侵容忍的共识解决方案，其中决定的值不能是仅由拜占庭进程提出的值。除了这个有效性属性之外，MR还具有最佳的弹性，因为它可以处理多达t < n/3的拜占庭进程，其中n是进程的数量。我们注意到，MR提供了这个多值共识对象（它接受从具有有限数量值的集合中获取的建议），假设单个二元共识对象（它接受从集合{0，1}中获取的建议）可用。这项工作，重点是多值共识，旨在设计一个更强大的解决方案比MR。我们的建议扩展MR的故障模型与自稳定，一个有力的概念容错。除了容忍拜占庭和通信故障外，自稳定系统还可以在任意瞬时故障发生后自动恢复。这些故障表示违反了系统设计运行所依据的假设（假设算法代码保持完整）。据我们所知，我们提出了第一个自我稳定的解决方案，入侵容忍多值共识的异步消息传递系统容易拜占庭故障。
2022-09-10 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Agreement
拜占庭协议算法通常假设正确节点之间的隐式初始状态一致性和同步，然后在协调的信息交换回合中操作，以基于输入值达成协议。隐式初始假设使正确的节点能够从其本地状态推断算法在其他节点处的进展。本文考虑了一个更严重的故障模型比永久拜占庭故障，其中系统可以另外受到严重的瞬态故障，可以暂时抛出系统的假设边界。当系统最终返回到根据所假定的假设来表现时，它可能处于任意状态，其中节点之间的任何同步可能丢失，并且每个节点可能处于任意状态。我们提出了一个自我稳定的拜占庭协议算法，在正确的节点之间达成协议的最佳比率的错误，正确的，通过只使用最终有界的消息传输延迟的假设。在解决这个问题的过程中，开发了两个额外的重要和具有挑战性的构建模块：一个独特的自稳定协议，用于为协议初始化分配一致的相对时间，以及一个可靠的广播原语，以实际消息传递时间的速度进行。
2009-08-02 cs.DC
Self-Stabilizing Weakly Byzantine Perpetual Gathering of Mobile Agents
本文研究弱拜占庭环境下移动智能体的自稳定聚集问题，证明原始问题在 k≤2f 时无解，进而提出永久聚集问题并给出仅需网络规模与智能体数量上界即可工作的自稳定算法。
2025-04-11 cs.DC
Loosely-self-stabilizing Byzantine-tolerant Binary Consensus for Signature-free Message-passing Systems
在PODC 2014上，A. Mostéfaoui，H. Moumen和M. Raynal提出了一种新的、简单的随机无签名的二进制共识算法（这里记为MMR），该算法可以处理复杂的拜占庭行为的净效应。假设消息调度是公平的并且与随机数无关，MMR在以下几个方面是最优的：它处理多达t个拜占庭进程，其中t < n/3，n是进程数，O（n\^2）消息和O（1）期望时间。本文提出了一个非平凡的MMR扩展到一个更容易出现故障的情况下，即，除了拜占庭进程，它还认为系统可以经历短暂的故障。为此，它认为自稳定技术，以应付通信故障和任意瞬态故障（这种故障表示任何违反的假设，根据该系统的设计操作）。该算法是第一个松散的自稳定拜占庭容错二进制共识算法适用于异步消息传递系统。这是通过将MMR转换为自稳定解决方案来实现的，该解决方案可以以概率Pr= O（1/（2 M））违反安全要求，其中M是预定义的常数，可以以3 M n + log M位的本地存储器为代价将其设置为任何正整数。除了使MMR对瞬时故障具有弹性之外，所获得的自稳定算法还保持了其最佳弹性和终止的特性（即，时间复杂度为O（1）。此外，它只需要有限的内存。
2023-01-21 cs.DC
Self-Stabilizing Byzantine Asynchronous Unison
我们探讨异步一致的存在下，在共享内存中的系统性短暂和永久拜占庭故障。我们观察到，这个问题是不可解决的下不到强公平调度或系统拓扑结构的最大节点度大于2。我们提出了一个自稳定拜占庭宽容的解决方案，异步一致的链和环拓扑结构。我们的算法具有最小可能的遏制半径和最佳的稳定时间。
2009-12-01 cs.DC cs.DS
Asynchronous Reconfiguration with Byzantine Failures
复制的服务天生容易出现故障和安全漏洞。因此，在一个长期运行的系统中，维护一个重新配置机制，用正确的副本替换错误的副本是必不可少的。一个重要的挑战是在不影响复制数据的可用性和一致性的情况下实现重新配置：即使在更新服务副本集时，客户端也应该能够获得正确的服务。在本文中，我们解决的问题，在拜占庭故障的存在下重新配置：错误的副本或客户端可能会任意偏离其预期的行为。我们描述了一种通用的技术，用于构建异步和拜占庭容错可重构对象：客户端可以操纵对象数据和问题的重新配置调用，而不达成共识，对当前的配置。在前向安全数字签名的帮助下，我们的解决方案确保被取代的和可能受到损害的配置是无害的，慢速客户端不会被愚弄到读取陈旧的数据，拜占庭客户端不会通过重新配置请求淹没系统而导致拒绝服务。我们的方法是模块化的，基于动态拜占庭格协议抽象，我们讨论了如何扩展它，使拜占庭容错实现的一大类可重构复制服务。
2021-10-19 cs.DC
A Simple and Efficient Asynchronous Randomized Binary Byzantine Consensus Algorithm
本文提出了一种简单有效的异步二进制拜占庭容错共识算法。在该算法中，非故障节点执行初始广播，然后执行一系列轮，每个轮由单个消息广播加上使用阈值签名的全局随机硬币的计算组成。每个消息都附有其有效性的加密证明。多达三分之一的节点可能是错误的，并且预期在恒定数量的轮中终止。描述了一种优化，其允许将轮消息加上硬币消息组合，从而将轮减少到单个消息延迟。在十个数据中心区域的重复数据上运行地理分布实验，显示平均延迟低至400毫秒。
2020-02-09 cs.DC
Aleph: A Leaderless, Asynchronous, Byzantine Fault Tolerant Consensus Protocol
在本文中，我们提出了Aleph，一个领导者，完全异步，拜占庭容错共识协议，顺序进程之间交换的消息。它基于偏序集的分布式构造和在其扩展到全序上达成共识的算法。为了达成共识，进程仅基于数据结构的本地副本执行计算，然而，它们必然以相同的结果结束。我们的算法使用双阈值抛硬币计划作为随机化策略，并建立了预期的常数轮数的协议。此外，我们还介绍了一种快速验证消息的方法，这种方法可以在确定总排序之前发生。此版本的协议已弃用。当前版本见arXiv：1908.05156。
2019-08-29 cs.DC
An efficient validated asynchronous byzantine agreement protocol using committee
本文提出一种基于随机子集委员会的可验证异步拜占庭共识协议，仅让部分参与方广播请求以降低消息和计算开销，并通过理论分析证明其高效性。
2025-01-01 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Multivalued Consensus
针对异步消息传递系统中的拜占庭故障，提出首个自稳定多值共识方案，扩展MR模型，可在O(t)时间内从任意瞬态故障自动恢复。
2023-11-15 cs.DC
A Fault-Resistant Asynchronous Clock Function
考虑一个由n个节点组成的共享内存环境中的异步网络。假设最多f个节点可能是拜占庭（n > 12 f），其中对手是完全信息和动态的（有时称为自适应）。此外，非拜占庭节点可能会经历瞬时故障。节点以原子步骤前进，包括读取所有寄存器，执行一些计算和写入所有寄存器。本文件包含三个主要贡献。首先定义了时钟函数问题，它是时钟同步问题的推广。这种概括封装了以前的时钟同步问题的定义，同时将它们扩展到当前的论文模型。其次，提出了一种随机异步自稳定拜占庭容忍时钟同步算法。在时钟同步算法的构造中，开发了一个构建块，该构建块确保不同节点以相似的速率前进。这是本文的第三个贡献。它是自稳定和拜占庭容忍的，可以用作在异步自稳定拜占庭模型中操作的不同算法的构建块。该算法的收敛时间是指数的。观察到，在异步设置中，最著名的全信息动态拜占庭协议也具有预期的指数收敛时间，即使目前两者之间没有已知的减少。
2010-07-14 cs.DC
Self-Stabilizing Byzantine Pulse Synchronization
“脉冲同步”问题可以粗略地描述为目标是在不同的节点上尽可能同时地以尽可能规律的频率调用重复发生的分布式事件。这个目标变得令人惊讶的微妙和难以实现时，面对短暂的和永久性的故障。在本文中，我们提出了一种算法的脉冲同步，自我稳定，而在同一时间容忍一个永久存在的拜占庭故障。拜占庭节点可能会不断尝试去同步正确的节点。瞬时故障可能会使系统进入一个任意的状态，在这个状态中，正确的节点没有任何共同的概念，比如时间或轮数，因此不能根据其他正确节点的状态从它们自己的本地状态推断出任何东西。所提出的算法授予节点的能力，推断最终所有正确的节点将调用他们的脉冲在一个非常短的时间间隔内彼此，并定期这样做。脉冲同步以前已被证明是一个强大的工具，用于设计一般的自稳定拜占庭算法，是迄今为止唯一的方法，提供了一般设计的有效的实际协议，在这两个故障模型的汇合。一般来说，在这种故障模型中设计任何算法的困难可以由对两种故障模型都有弹性的非常少的算法来表示。少数已发表的自稳定拜占庭算法通常是复杂的，有时从一个任意的初始状态，只有经过指数或超指数时间收敛。
2006-08-25 cs.DC
An Almost-Surely Terminating Polynomial Protocol for Asynchronous Byzantine Agreement with Optimal Resilience
考虑一个具有专用信道和$n$进程的异步系统，其中多达$t$可能有故障。我们解决了一个长期悬而未决的问题，通过提供一个拜占庭协议，同时实现三个属性：1。（最佳）弹性：只要$n>3t$ 2.（几乎确定）终止：概率为1，所有无故障进程终止3。（多项式）效率：预期的计算时间、存储器消耗、消息大小和发送的消息数量在$n$中都是多项式。早期的协议只实现了这三个属性中的两个。特别地，Bracha的协议不是多项式有效的，Feldman和Micali的协议不是最优弹性的，Canetti和Rabin的协议没有几乎确定终止。我们的协议利用了一个新的原语称为回避（异步）可验证的秘密共享（SVSS），它确保，粗略地说，无论是一个秘密被成功地共享或一个新的故障过程被忽略，从这一点起，一些nonfaulty进程。
2008-08-11 cs.DC
Validated Byzantine Asynchronous Multidimensional Approximate Agreement
考虑一个异步系统，其中每个节点都从$\mathbb{R}^m$中的某个点开始。给定某个固定的$ε> 0$，我们希望每个非故障节点最终输出$\mathbb{R}^m$中的一个点，其中所有输出都在彼此的距离$ε$内，并且在原始非故障输入的凸包内。这个问题，当一些节点是敌对的，被称为“拜占庭异步多维近似执行”问题。Mendes et al.和Vaidya et al.之前的里程碑式的工作提出了两种解决方案。这两种解决方案都需要每个节点在每轮中进行指数计算。此外，工作提供了一个下限表明，它是不可能解决的任务，近似协议，如果$n\leq (m+2)t$，因此协议假设$n>(m+2)t$。我们提出了一个拜占庭异步多维近似协议的验证设置Cachin等人。我们的协议终止后，对数轮数，只需要在每轮多项式计算。此外，它是弹性的$t<\frac{n}{3}$拜占庭节点，我们证明是最佳的验证设置。换句话说，在经过验证的设置中处理任务使我们能够在几个重要指标上显着改进以前的工作。此外，本文提出的技术可以很容易地产生一个协议，在原来的非验证设置，只需要在第一轮的指数计算，多项式计算在随后的每一轮。
2022-11-03 cs.DC
Auto-Stabilisation et Confinement de Fautes Malicieuses : Optimalité du Protocole min+1
一个自稳定是自然恢复瞬变故障（即，故障的有限持续时间）。最近，出现了一类新的协议。这些协议是自稳定的，而且对有限数量的永久性故障有弹性。在这篇文章中，我们感兴趣的自稳定协议，容忍非常硬的永久故障：拜占庭故障。介绍了两种新的自稳定系统拜占庭包容方案。我们发现，对于BFS生成树的建设问题，众所周知的自稳定协议min+1提供了没有显着修改的最佳拜占庭遏制这些新的计划。
2011-04-20 cs.DC
A Necessary Condition for Byzantine $k$-Set Agreement
这篇短文提出了一个必要条件拜占庭$k$ -集协议（同步或异步）消息传递系统和异步共享内存系统的进程通过原子单写多读寄存器进行通信。本文给出了一个特别简单的证明：当$k$.对于同步消息传递系统中的$k=1$（拜占庭共识）情况，该界限是紧的。
2015-12-19 cs.DC
Experimental Evaluation of Asynchronous Binary Byzantine Consensus Algorithms with $t < n/3$ and $O(n^2)$ Messages and $O(1)$ Round Expected Termination
这项工作在各种配置中对四个异步二进制拜占庭共识算法[11，16，18]进行了实验评估。除了是异步的，这些算法在轮中运行，容忍多达三分之一的故障节点，使用$O(n^2)$消息，并使用随机化的共同硬币在预期的恒定轮数中终止。四种算法中的每一种都对随机硬币有不同的要求，每轮所需的消息数量，是否需要加密签名，以及其他细节。测试了两种不同的非交互式阈值共同硬币实现，一种使用阈值签名，另一种基于使用有效性证明的E-H问题[11]。实验运行在单个数据中心和地理分布的配置与$4$和$48$节点之间。测试各种简单的错误行为。由于没有算法在所有实验条件下都表现最好，因此引入了两种新算法，它们简单地将现有算法的属性与在大多数实验设置中具有良好性能的目标相结合。
2020-04-23 cs.DC
Alea-BFT: Practical Asynchronous Byzantine Fault Tolerance
传统的拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerance，BFT）状态机复制协议假定部分同步模型，从而导致领导者副本驱动协议并且在超时之后被替换的设计。最近，我们目睹了异步BFT协议的激增，这些协议使用随机化来消除对消息传递时间界限的假设，使它们对不利的网络条件更具弹性。然而，这些协议由于其立方通信成本、使用昂贵的原语和整体协议复杂性，在广泛的场景中仍然不实用。在本文中，我们提出了Alea-BFT，第一个异步BFT协议，以实现二次通信复杂性，使其能够扩展到大型网络。Alea-BFT带来了经典协议的关键设计见解，将部分工作集中在单个指定副本上，并将此原则纳入两阶段流水线设计中，由指定副本领导的高效广播，然后是廉价的二进制协议。我们在4大洲的10个站点上评估了我们的原型实现，我们的结果表明，所提出的设计具有显著的可扩展性。
2022-02-04 cs.DC
From Byzantine Failures to Crash Failures in Message-Passing Systems: a BG Simulation-based approach
BG模拟是一个功能强大的减少算法设计的异步读/写崩溃的系统。它允许一组$(t+1)$异步顺序进程进行无等待模拟（即，尽管多达$t$的进程崩溃）的任意数目的$n$的进程，假设至多$t$的进程可能崩溃。BG模拟表明，在读/写系统中，关键参数不是进程的数目$n$，而是进程崩溃数目的上限$t$。本文扩展了BG模拟的概念，异步消息传递系统容易拜占庭故障。拜占庭式故障是最常见的故障类型：一个有故障的进程可以表现出任意的行为。正因为如此，它们也是最难分析和处理的算法。本文的主要贡献是一个无签名的减少拜占庭故障崩溃故障。假设$t<\min(n',n/3)$，本文提出了一种算法，模拟一个系统的$n'$进程，其中多达$t$可能崩溃，在一个基本系统的$n$进程，其中多达$t$可能是拜占庭。虽然拓扑技术已被用来与拜占庭故障倾向系统的崩溃故障倾向的可计算性，这个模拟是第一个，据我们所知，直接建立这种关系，在算法的方式。除了将基本BG模拟扩展到消息传递系统和比进程崩溃更严重的故障之外，该模拟还具有模块化和直接性，它为我们提供了在异步消息传递系统的背景下对崩溃和拜占庭故障的性质和理解的更深入的见解。此外，它还允许为异步读/写系统设计的容错算法在容易出现拜占庭故障的异步消息传递系统上执行。
2016-07-14 cs.DC
Optimal Byzantine Resilient Convergence in Asynchronous Robot Networks
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6（巴黎第六大学皮埃尔与玛丽·居里大学）；LIP6-CNRS（巴黎第六大学计算机实验室（法国国家科学研究中心））
我们提出了第一个确定性算法，容忍高达$f$拜占庭故障在$3f+1$大小的网络和异步CORDA模型中执行。我们的解决方案相匹配的容忍拜占庭机器人的数量上的半同步ATOM模型先前建立的下限。我们的算法工作在有界的调度假设下，不经意的机器人在一维空间中移动。
2009-06-03 cs.DC cs.RO
Mariages et Trahisons
根据定义，自稳定协议可以容忍瞬时故障（有限持续时间的故障）。最近，一类新的自稳定协议，能够容忍给定数量的永久性故障。在本文中，我们专注于自稳定协议能够容忍拜占庭故障，即故障，介绍了一个任意的行为。我们专注于严格稳定，其中系统必须包含拜占庭故障的影响。具体地说，我们研究了在一个任意数目的进程都可能成为拜占庭进程的网络中，以自稳定的方式构造一个最大匹配的可能性。
2012-04-20 cs.DC
Bounding the Impact of Unbounded Attacks in Stabilization
自稳定是一种通用的容错方法，因为它允许分布式系统从任意破坏系统中所有存储器内容的任何瞬时故障中恢复。拜占庭容忍是分布式系统的一个有吸引力的特性，它允许处理任意恶意行为。结合这两个属性被证明是困难的：它是不可能包含拜占庭节点的空间影响，在一个自我稳定的上下文中的全局任务，如树的方向和树的建设。我们提出并说明了一个新的概念拜占庭遏制稳定。我们的属性，称为强稳定，能够包含拜占庭节点的影响，如果他们实际上执行太多的拜占庭动作。我们推导出不可能的结果，强稳定，并提出了强稳定的协议，树的方向和树的建设是最佳的拜占庭节点的数量，可以容忍在一个自稳定的上下文中。
2011-02-10 cs.DC
The Contest Between Simplicity and Efficiency in Asynchronous Byzantine Agreement
在费舍尔、林奇和帕特森对只有一次失败的aynestry模型中的确定性共识协议的决定性不可能性结果之后，Ben-Or和Bracha证明了这个问题可以用随机性来解决，即使是拜占庭式的失败。这两种协议都是自然和直观的验证，Bracha的实现了最佳的弹性。然而，这些协议的预期运行时间通常是指数的。最近，Kapron，Kempe，King，Saia和Sanwalani提出了第一个在异步，全信息模型中运行的高效Byzantine协议算法，在多对数时间内运行。他们的算法是蒙特卡罗算法，与Ben-Or和Bracha的拉斯维加斯算法的简单结构截然不同。在本文中，我们开始调查的问题：在何种程度上是必要的这种偏离？有没有一种更简单直观的拉斯维加斯协议，可以在预期的多项式时间内运行？我们将表明，指数运行时间的Ben-Or和Bracha的算法不仅仅是他们的具体细节的意外，而是一个不可避免的后果，他们的一般对称性和轮结构。我们定义了一个自然类的“完全对称轮协议”解决拜占庭协议在异步设置，并表明，任何这样的协议可以强制运行在预期的指数时间由对手在全信息模型。我们假设对手控制$t$拜占庭处理器的$t = cn$，其中$c$是一个任意的正常数$< 1/3$。我们认为我们的结果是朝着确定在这种情况下多项式时间算法所需的复杂性水平迈出的一步，也是寻找新的有效算法的指导。
2011-07-07 cs.DC
Let It TEE: Asynchronous Byzantine Atomic Broadcast with $n \geq 2f+1$
本文改编DAG-Rider，利用TEE提供USIG实现异步拜占庭原子广播，在$n\geq 2f+1$下仅增加常数消息大小，并保持简洁性。
2023-11-16 cs.DC
Amortized Asynchronous Byzantine Reliable Broadcast with Optimal Resilience
National University of Singapore（新加坡国立大学）
提出一种随机异步模型下的拜占庭可靠广播协议，通过平摊技术实现最优弹性和渐近最优通信复杂度，并证明完全异步网络中无法存在基于采样委员会的最优弹性协议。
2026-05-29 cs.DC
A Committee Based Optimal Asynchronous Byzantine Agreement Protocol W.P. 1
本文提出基于委员会的多值拜占庭协议（cMVBA），通过以概率1分析异步网络消息模式，在无需额外通信轮次下达成协议，优化了通信与计算效率。
2024-11-07 cs.CR cs.DC
Privacy-Preserving Federated Averaging with Byzantine Aggregators in Asynchronous Networks
Université Paris Saclay, CEA LIST（巴黎萨克雷大学，CEA LIST）
针对现有安全聚合协议假设同步、依赖点对点协调且无法容忍聚合器故障的问题，提出一种在异步网络中容忍完全拜占庭聚合器的安全聚合协议，结合聚类、LWE掩码和差分隐私，消除客户端间通信，确保公平性和隐私保护。
2026-07-01 cs.DC
Optimal Self-Stabilizing Mobile Byzantine-Tolerant Regular Register with bounded timestamp
本文提出了第一个实现的自稳定的定期寄存器仿真$n$服务器是宽容的移动拜占庭代理，和\emph{transient failures}在一个无轮同步模型。与现有的移动拜占庭容忍寄存器实现不同，本文考虑了一个更强大的对手，其中（i）消息延迟（即，$δ$）和移动拜占庭代理移动的周期（即，$Δ$）是完全解耦的，并且（ii）服务器不知道它们的状态，即，该协议允许\emph{(i)}和\emph{(ii)}直到$f$的移动Byzantine代理出现任意数量的瞬时故障。此外，我们的实现使用有界的时间戳从$\mathcal{Z}\_{13}$域，它是最佳的容忍$f$移动拜占庭代理在给定的模型中所需的服务器的数量。
2018-10-23 cs.DC cs.DS cs.NI
Byzantine Vector Consensus in Complete Graphs
考虑一个由n个进程组成的网络，每个进程都有一个d维实数向量作为其输入。每个进程都可以直接与系统中的所有进程通信，因此通信网络是一个完整的图。所有的通信通道都是可靠的和先进先出（先进先出）。拜占庭向量一致性（Byzantine vector consensus，BVC）问题要求在非故障进程的d维输入向量的凸包中的d维向量一致。我们得到了以下结果拜占庭向量共识在完全图，同时容忍多达f拜占庭故障：* 我们证明了在一个同步系统中，n >= max（3f+1，（d+1）f+1）是必要的和充分的实现拜占庭向量共识。* 在异步系统中，已知在存在故障进程的情况下不可能达成精确的共识。对于异步系统，我们证明了n >=（d+2）f+1是实现近似拜占庭向量一致性的必要和充分条件。我们的充分性证明是建设性的。我们通过提供明确的算法，解决同步系统中的精确BVC，并在异步系统中近似BVC的充分性。我们还获得了严格的界限上的进程的数量限制到一个更简单的通信模式的算法，用于实现BVC。
2013-02-11 cs.DC
Prioritized-MVBA: A New Approach to Design an Optimal Asynchronous Byzantine Agreement Protocol
University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
优先级-MVBA协议通过引入委员会和ABBA协议，实现了在异步网络中容忍最多⌊n/3⌋拜占庭故障的最优MVBA协议设计。
2025-11-19 cs.DC
FATAL+: A Self-Stabilizing Byzantine Fault-tolerant Clocking Scheme for SoCs
我们提出了一个自稳定的拜占庭容错分布式时钟产生方案的概念和实现的多同步GALS架构中的关键应用。它结合了最近推出的自稳定算法的一个变体，用于生成低频，低精度同步脉冲与一个简单的非稳定的高频，高精度时钟同步算法。我们提供了彻底的正确性证明和性能分析，使用容错分布式计算研究的方法，但也解决了硬件相关的问题，如亚稳定性。该算法由多个并发通信的异步状态机组成，采用Petrify结合一些扩展在VHDL中实现，并在Altera Cyclone FPGA上进行了综合。这个原型的实验验证已经进行了确认的偏斜和时钟频率的界限预测的理论分析，以及非常短的稳定时间（需要恢复后，过多的瞬态故障）在实践中实现。
2012-02-09 cs.AR cs.DC
Byzantine Fault Tolerant Causal Ordering
本文研究异步系统中点对点通信的拜占庭容错因果排序问题，证明现有算法在拜占庭故障下失效且无上界时不可能实现因果排序，并提出两种依赖网络传输时间上界的算法及其组播扩展。
2021-12-21 cs.DC
AFLGuard: Byzantine-robust Asynchronous Federated Learning
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Duke University（杜克大学）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
联邦学习（FL）是一种新兴的机器学习范例，其中客户端在云服务器的帮助下联合学习模型。FL的一个基本挑战是客户端通常是异构的，例如，它们具有不同的计算能力，因此客户端可以以基本上不同的延迟向服务器发送模型更新。Asynchronous FL旨在通过使服务器能够在任何客户端的模型更新到达它时更新模型而无需等待其他客户端的模型更新来解决这个挑战。然而，与同步FL一样，异步FL也容易受到中毒攻击，其中恶意客户端通过中毒其本地数据和/或发送到服务器的模型更新来操纵模型。Byzantine-robust FL旨在防御中毒攻击。特别是，拜占庭健壮FL可以学习准确的模型，即使一些客户端是恶意的，并具有拜占庭行为。然而，大多数现有的研究拜占庭强大的FL集中在同步FL，离开异步FL在很大程度上尚未探索。在这项工作中，我们通过提出AFLGuard，拜占庭强大的异步FL方法来弥合这一差距。我们表明，无论是理论上还是经验上，AFLGuard对各种现有的和自适应的中毒攻击（无针对性和有针对性的）是强大的。此外，AFLGuard优于现有的拜占庭鲁棒异步FL方法。
2022-12-13 cs.CR cs.DC cs.LG
Two More Algorithms for Randomized Signature-Free Asynchronous Binary Byzantine Consensus with $t < n/3$ and $O(n^2)$ Messages and $O(1)$ Round Expected Termination
这项工作描述了两个随机的，异步的，基于轮的，二进制拜占庭容错共识算法的基础上[25]和[26]的算法。像[25]和[26]的算法一样，它们不使用签名，每轮使用$O(n^2)$消息（其中每个消息由轮数和恒定数量的比特组成），容忍高达三分之一的失败，并且在恒定数量的轮中具有预期的终止。第一种，像[26]一样，使用弱共同硬币（即可以在不同过程中以恒定概率返回不同值的硬币）来确保终止。该算法由每轮的$5$到$7$消息广播组成。描述了一种优化，其针对第一轮之后的轮将其减少到每轮的$4$到$5$广播。相比之下，[26]由每轮的$8$到$12$消息广播组成。第二个算法，如[25]，使用一个完美的共同硬币（即在所有非故障进程中返回相同值的硬币）用于终止和正确性。与[25]不同，它不需要公平的调度器来确保终止。此外，该算法由第一轮的$2$到$3$消息广播和随后各轮的$1$到$2$广播组成，而[29]由每轮的$2$到$3$广播组成。
2020-02-20 cs.DC
An Approach to Optimizing the VABA Protocol Using $κ$-size Committee
针对异步多值拜占庭协议通信与计算开销高的问题，本文提出 eVABA，通过 κ 大小委员会式的选定子集广播来优化 VABA 协议。
2024-12-09 cs.DC
Self-Stabilizing Pulse Synchronization Inspired by Biological Pacemaker Networks
我们定义的“脉冲同步”的问题，需要节点实现紧密同步的定期脉冲事件，在分布式计算系统的设置。脉冲耦合同步是一种由各种生物系统显示的现象，通常克服高水平的噪声。受这种生物模型的启发，提出了一种适用于分布式计算机系统的鲁棒自稳定拜占庭脉冲同步算法。该算法达到接近最佳的同步紧密性，同时容忍多达三分之一的节点表现出拜占庭行为并发。脉冲同步以前已被证明是一个强大的积木设计算法在这个严重的故障模型。我们之前已经展示了如何使用脉冲同步来稳定一般的拜占庭算法。据我们所知，没有其他方案可以在不使用同步脉冲的情况下做到这一点。
2008-03-04 cs.DC
