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
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
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
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
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 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
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
Maximum Metric Spanning Tree made Byzantine Tolerant
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。本文重点研究的系统是自稳定和拜占庭宽容。我们认为，在这种情况下，构建一个最大度量树的著名问题。已知将这两个性质结合会导致许多不可能的结果。在本文中，我们提供了关于在存在瞬时和（永久）拜占庭故障的情况下构建最大度量树的前两个不可能性结果。然后，我们提供了一个新的自稳定协议，提供了任意数量的拜占庭故障的最佳遏制。
2011-04-28 cs.DC
Node-Initiated Byzantine Consensus Without a Common Clock
大多数关于共识的文献假设协议在分布式系统的所有节点上联合启动。我们将展示如何删除这个有问题的假设在半同步系统中，消息延迟和本地时钟的相对漂移可能会在已知的范围内任意变化。我们的框架是自稳定和有效的通信和时间方面，更具体地说，相比于同步启动的非自稳定协议的同步模型，我们实现了一个常数因子增加的时间和通信位完成一个实例，加上附加的通信开销O（n log n）广播位每时间单位和节点。后者可以进一步减少，但时间复杂度增加。
2013-07-31 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
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
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
Construction auto-stabilisante d'arbre couvrant en dépit d'actions malicieuses
根据定义，自稳定协议提供对瞬时故障的容忍。最近，出现了一类新的自稳定协议。这些协议还提供了对给定数量的永久故障的容忍度。在这篇文章中，我们感兴趣的是处理拜占庭式故障的自稳定协议。我们证明了，对于一些不允许严格稳定化的问题（见[Nesterenko，Arora，2002]），如果我们定义一个新的容忍标准，存在容忍拜占庭故障的解决方案。
2010-04-29 cs.DC
Self-Stabilization and Byzantine Tolerance for Maximal Independent Set
我们分析了一般网络中瞬时故障和拜占庭故障对最大独立集构造的影响。我们采用Turau \cite{turau2007linear}提出的自稳定算法来计算这样的顶点集。我们的算法是自稳定的，也适用于更困难的情况下，任意拜占庭故障。拜占庭节点可以阻止靠近它们的节点在任意长的时间内参与独立集。我们通过关注所有节点的集合来确定它们的影响范围，这些节点不包括距离为1或更小的拜占庭节点，也不包括距离为2的一些节点。据我们所知，我们提出了第一个算法容忍下公平分布式守护进程的瞬态和拜占庭故障。我们证明了该算法在$ \mathcal O(Δn)$轮内收敛，其中$n$和$Δ$分别是网络的大小和最大度。此外，我们提出了一个修改后的版本，该算法的匿名系统下的对抗分布式守护进程收敛在$ \mathcal O(n^{2})$预期的步骤数。
2021-11-16 cs.DC
Randomization Adaptive Self-Stabilization
我们提出了一个计划，将自稳定算法，使用随机化收敛过程中和收敛后的自稳定算法，仅在收敛过程中使用随机化。因此，我们减少了随机位的数量从一个无限的数量到一个有界的数量。该方案适用于每个节点存在局部谓词的情况，使得局部谓词的并集隐含全局一致性。我们证明了我们的计划在令牌循环算法的赫尔曼和最近的常数时间拜占庭自稳定时钟同步算法的Ben-Or，Dolev和Hoch。我们的计划的应用结果在第一个恒定的时间拜占庭自稳定的时钟同步算法，使用有限数量的随机位。
2008-10-24 cs.DC
Building a Verifiable Logical Clock for P2P Networks
针对现有逻辑时钟无法适配含拜占庭节点的开放P2P网络的问题，研究提出新型逻辑时钟系统Chrono，通过自定义验证器抽象实现容错，在两类去中心化应用中以极低开销实现优于现有BFT全序协议的性能。
2024-08-13 cs.DC
Self-Stabilizing Replicated State Machine Coping with Byzantine and Recurring Transient Faults
本文提出首个同时具备拜占庭容错、反复瞬时容错、准确性和自稳定能力的重复拜占庭协议，可从任意配置恢复一致性，并明确给出多类故障下的容忍界。
2025-06-15 cs.CR cs.DC
Self-stabilising Byzantine Clock Synchronisation is Almost as Easy as Consensus
我们给出了容错算法建立在分布式系统中的同步，其中每个$n$节点有自己的时钟。我们的算法在一个非常强的故障模型中运行：我们需要自稳定，即，系统的初始状态可以是任意的，并且可以存在多达$f<n/3$的正在进行的拜占庭故障，即，以任意方式偏离协议的节点。此外，我们假设节点的本地时钟可能以不同的速度（时钟漂移）和通信有界延迟。在这个模型中，我们研究了脉冲同步问题，其中的任务是保证最终所有正确的节点生成分离良好的局部脉冲事件（即，未标记的逻辑时钟节拍）。与以前的工作相比，我们实现了指数级的改善，在稳定时间和通信位的数量，并给出了第一次的子线性时间算法的问题：-在确定性的设置，国家的最先进的解决方案稳定的时间$Θ(f)$和每个节点广播$Θ(f \log f)$位每时间单位。我们以指数方式将每时间单位广播的比特数减少到$Θ(\log f)$，同时保持相同的稳定时间。- 在随机化设置中，现有技术的解决方案在时间上稳定$Θ(f)$，并且使每个节点每时间单位广播$O(1)$比特。我们以指数方式将稳定时间减少到$\log^{O(1)} f$，而每个节点每时间单位广播$\log^{O(1)} f$位。这些结果是通过一个递归的方法减少上述任务的自稳定脉冲同步的有界延迟模型中的非自稳定二进制共识的同步模型。一般来说，我们的方法在稳定时间和底层共识例程上的广播位方面引入了最多对数开销。
2019-06-11 cs.DC
Loosely-Stabilizing Phase Clocks and the Adaptive Majority Problem
我们提出了一个松散稳定的相位时钟人口协议。在人口模型中，我们给出了一个$n$相同的代理系统，这些代理在一个随机选择的对序列中相互作用。我们的相位时钟是无前导的，它需要$O(\log n)$状态。它永远运行，并且在任何时间点都处于w.h. p的同步状态。当以任意配置启动时，它迅速恢复并在$O(n\log n)$交互w.h. p内进入同步配置。一旦时钟同步，它至少在多$n$并行时间w. h. p.内保持同步配置。我们使用我们的时钟来设计一个松散的-稳定协议，解决了由Alistarh等人引入的比较问题，2021.在这个问题中，代理的子集在任何时候都有$A$或$B$作为输入。目标是跟踪两种意见中哪一种（暂时）占多数。我们表明，如果大多数人至少$Ω(\log n)$代理和一个足够大的偏见是存在的支持，然后协议收敛到一个正确的输出内$O(n\log n)$的相互作用，并保持在一个正确的配置聚$n$的相互作用，w.h. p。
2021-12-02 cs.DC
Self-stabilization and byzantine tolerance for maximal independent
本文提出首个在公平分布式守护进程下同时容忍瞬态故障和拜占庭故障的最大独立集自稳定算法，并给出其收敛上界及匿名系统下的改进版本。
2024-06-10 cs.DC
The Impact of Topology on Byzantine Containment in Stabilization
自稳定是一种通用的容错方法，因为它允许分布式系统从任意破坏系统中所有存储器内容的任何瞬时故障中恢复。拜占庭容忍是分布式系统的一个重要特性，它允许系统处理任意恶意行为。我们认为，在这种情况下，构建一个最大度量树的著名问题。结合这两个属性证明是困难的：我们证明，这是不可能包含拜占庭节点的影响，在一个自稳定的上下文中的最大度量树的建设（严格稳定）。我们提出了一个较弱的遏制计划称为拓扑感知的严格稳定，并提出了一个协议，用于计算最大度量树，这是最佳的这个计划方面的不可能性的结果。
2010-05-07 cs.DC
Fault and Byzantine Tolerant Self-stabilizing Mobile Robots Gathering - Feasibility Study -
JAIST（日本北陆先端科学技术大学院大学）
集合是协作移动机器人中的一个基本协调问题。简而言之，给定一组具有任意初始位置并且在全局坐标系上没有初始协议的机器人，收集要求所有机器人按照其算法到达完全相同但不是预定的位置。在机器人不经意的网络中，收集尤其具有挑战性（即，无国籍）和直接通信被对各自位置的观察所取代。有趣的是，如果没有对机器人的初始分布做出特定的假设，那么任何解决不经意机器人聚集问题的算法都具有内在的自稳定性。在本文中，我们显著扩展了在不同假设下的确定性收集可行性的研究。这篇手稿大大扩展了在DISC 2006会议上作为扩展摘要提出的初步结果[7]。当前版本自2012年2月（以前的形式）和2014年以来以当前形式在分布式计算杂志上进行评审。最重要的结果也已在MAC 2010年8月15日至17日在渥太华举办的同步和故障（崩溃和拜占庭）有关。与以前的工作不同，我们考虑了一个更大的调度策略，如有界调度器。此外，我们将我们的研究扩展到无故障和易故障环境中概率自稳定采集的可行性。
2016-02-17 cs.DC cs.RO
Self-Stabilizing Clock Synchronization in Dynamic Networks
我们认为在一个同步的多智能体系统的时钟同步的基本问题。每个代理持有一个具有任意初始值的时钟，并且时钟最终必须指示相同的值。以前的算法工作在静态网络与激烈的连接属性，并假设全球信息是在每个代理。在本文中，我们提出了不同的解决方案，时变拓扑结构，既不需要强连接，也不需要任何全球知识的网络。首先，我们研究了无界时钟的情况下，并提出了一个自稳定的$MinMax$算法，如果在每个足够长的时间，但有界的时间段，有一个代理，称为根，可以发送消息，可能间接地，所有其他代理。这样的网络是高度动态的，因为根可以随时间任意变化。此外，实现这种生根性质所需的时间的界限是未知的代理。然后，我们提出了一个有限状态算法，在有限的时间周期内强连接的动态网络中的周期时钟。在这里，实现强连通性的时间界限也存在，但不应该是已知的。有趣的是，我们的算法统一了以前提出的几个看似不同的静态网络算法。接下来，我们证明了强连通性实际上是不需要的：当网络只是在有限的时间段内扎根时，我们的算法仍然有效，其中一组根变得稳定。最后，我们研究了我们的算法的时间和空间复杂度，并讨论了如何初始定时信息允许更有效的解决方案。
2022-07-13 cs.DC
Practically-Self-Stabilizing Vector Clocks in the Absence of Execution Fairness
矢量时钟算法是基本的无等待构建块，有助于事件的因果排序。作为无等待算法，它们保证在有限数量的步骤内完成操作。稳定算法允许系统在发生瞬时故障后恢复，例如软错误和任意违反系统设计行为所依据的假设。我们提出了第一个，据我们所知，稳定的矢量时钟算法的异步容易崩溃的消息传递系统，可以恢复在一个无等待的方式发生瞬时故障后。在这些设置中，证明从（通信和崩溃故障以及）瞬时故障中的有限且无等待的恢复，限制消息和存储大小，处理所有陈旧信息的移除而不阻塞，以及处理计数器溢出事件（在不同网络节点同时发生）是具有挑战性的。我们提出了一个算法，从来没有违反安全的情况下，瞬态故障，并提供有限的时间恢复公平执行，遵循最后的瞬态故障。新颖之处在于，在没有执行公平性的情况下，该算法保证了系统可能违反安全性的次数的界限（而现有算法可能由于瞬时故障和崩溃故障的存在而永远阻塞）。由于矢量时钟促进了一些基本的同步构建块（不需要远程副本同步）在异步系统中，我们相信，我们的分析见解是有用的其他系统的设计，不能保证执行的公平性。
2017-12-21 cs.DC cs.DS
Phase Clocks for Transient Fault Repair
相位时钟是在分布式系统中实现逻辑时间形式的同步工具。对于通过损坏数据的自我修复来容忍瞬时故障的系统，相位时钟可以使分布式修复过程的进展成为可能。本文提出了一种适用于具有读/写寄存器的异步系统中瞬时存储器故障模型的相位时钟算法。该算法是自稳定的，并保证在O（k）时间内的相位时钟的精度以下的初始状态是k-故障。组合定理表明，该算法可以用于分布式程序的时间，修复系统输出。
2000-07-10 cs.DC
Minimizing Message Size in Stochastic Communication Patterns: Fast Self-Stabilizing Protocols with 3 bits
本文考虑的基本$\mathcal{PULL}$模型的通信，在每一轮中，每个代理提取信息，从几个随机选择的代理。我们试图确定在每个交互（消息大小）中透露的最小信息量，但允许基本信息传播任务的有效和鲁棒的计算。我们专注于多数位传播问题，认为人口的$n$代理，与指定的子集的源代理。每个源代理持有一个输入位，每个代理持有一个输出位。目标是让所有代理将其输出位收敛到源的最频繁输入位（多数位）。请注意，单个源代理的特定情况对应于经典的广播问题。我们专注于严重的容错自稳定的上下文中，最终必须达到一个正确的配置，尽管所有的代理开始执行任意的初始状态。我们首先设计了一个通用的编译器，它基本上可以转换任何自稳定的算法，具有一定的属性，使用$\ell$位的消息，一个只使用$\log \ell$位的消息，而在运行时间只付出很小的惩罚。通过递归地应用这个编译器，我们得到了一个自稳定的时钟同步协议，在该协议中，代理在$\tilde O(\log n\log T)$轮内以给定的整数$T$为模同步它们的时钟，并且使用仅包含$3$比特的消息。然后，我们采用新的时钟同步工具，以获得一个自稳定的多数位传播协议，收敛在$\tilde O(\log n)$时间，w.h.p.，在每一个初始配置上，只要支持少数意见的来源的比例远离一半。此外，该协议每次交互也仅使用3位。
2016-11-04 cs.DC
Clock Synchronization Is Almost Impossible with Bounded Memory
研究了网络系统中任意启动节点的时钟同步问题，证明无论在静态网络的自稳定场景还是动态网络的一般场景下，有界内存均无法实现时钟同步，并给出了所需状态数和同步时间的下界。
2024-11-15 cs.DC
Neighborhood Mutual Remainder: Self-Stabilizing Implementation of Look-Compute-Move Robots (Extended Abstract)
局部互斥保证没有两个相邻进程同时进入临界区，同时满足互斥和无饥饿特性。另一方面，进程可能希望与邻居同时执行某些操作。当然，我们可以使用全局同步的时钟来实现这个任务，但是在一般的分布式系统中实现它是非常昂贵的。本文定义了邻域互余的新概念。满足邻域互余要求的分布式算法应满足全局公平性、l-排斥性和重复局部会合要求。全局公平性是满足当每个进程（请求进入临界区无限频繁）执行的临界区无限频繁，l-排除是满足当最多l个相邻进程进入临界区在同一时间，和重复的局部会合是满足当每个进程无限频繁的封闭的邻居没有进程在临界区或尝试区。我们首先形式化了邻域互余的概念，并给出了一个简单的自稳定算法来演示实现邻域互余的设计范式。我们还提出了两个应用程序的邻域相互剩余的Look-Compute-Move机器人系统。一个是用于实现移动原子属性，另一个是用于实现FSYNC调度器，其中机器人拥有以相同速度前进的独立时钟。这些是LCM同步的第一个自稳定实现。
2019-03-07 cs.DC
Fault Tolerant Gradient Clock Synchronization
在完全连接的系统中的容错以及局部和全局最坏情况偏斜（即，相邻节点和任意节点对之间的最大时钟差）对无故障系统的直径的影响。然而，到目前为止，没有什么非平凡的是已知的局部偏斜，可以实现在拓扑结构，即使在一个单一的拜占庭故障不完全连接。简而言之，在这项工作中，我们表明，最强大的已知技术的容错和梯度时钟同步是兼容的，在这个意义上，最好的两个世界可以同时实现。具体而言，我们将Lynch-Welch算法[Welch 1988]与Lenzen等人[Lenzen 2010]的梯度时钟同步（GCS）算法相结合，以使后者对故障具有弹性，该算法用于同步$n$节点的集团，尽管存在高达$f<n/3$拜占庭故障。由于这在一般图上是不可能的，我们通过将每个节点替换为$3f+1$全连接副本来增强输入图$\mathcal{G}$，该副本执行Lynch-Welch算法的实例。然后，我们将这些集群解释为执行GCS算法的超级节点，其中对于每个集群，其正确节点的Lynch-Welch时钟提供GCS算法中超级节点的逻辑时钟的估计。通过以完全二分的方式连接对应于$\mathcal{G}$中的邻居的集群，超级节点可以相互通知它们的逻辑时钟值（的估计）。通过这种方式，我们实现了渐进最优的局部偏斜，假设没有集群包含超过$f$故障节点，分别在节点和边缘方面的因子$O(f)$和$O(f^2)$开销。请注意，容忍$f$故障邻居通常需要比$…
2019-02-21 cs.DC cs.DS
Self-Stabilizing Wavelets and r-Hops Coordination
我们介绍一个简单的工具，称为小波（或r-小波）计划。Wavelet处理进程之间的协调，这些进程之间的距离最多为r跳。我们提出了一个自稳定的解决方案，该计划。我们的解决方案不需要底层结构，并且可以在任意匿名网络中工作，即，不需要进程标识符。此外，我们的解决方案可以在任何（甚至是不公平的）守护进程下工作。接下来，我们使用小波方案来设计自稳定层时钟。我们表明，他们提供了一个有效的装置在设计的局部协调问题在距离r，即，r-屏障同步和r-本地资源分配（LRA），例如r-本地互斥（LME）、r-组互斥（GME）和r-读取器/写入器。r-LRA问题的一些解决方案（例如，r-LME）还提供Transformers以将假定任何r-中心守护进程编写的算法转换为与任何分布式守护进程一起工作的算法。
2007-06-27 cs.DC
A Review on Message Complexity of the Algorithms for Clock Synchronization in Distributed Systems
本文综述了分布式系统中的四种时钟同步算法，重点分析并比较了它们的消息复杂度与运行效率。
2024-04-23 cs.CC cs.DC
Self-Stabilizing Periodic Mutual-exclusive Propagation in Sparse Networks
消息传播是在稀疏连接的通信网络上构建分布式系统的基础。为了提供简单的消息传播原语，用一个简化的离散系统模型研究了一位消息的互斥传播（MEP）。受自然传播系统的启发，利用MEP系统提出了有效的自稳定周期MEP过程。为了处理最坏的情况下，MEP系统通常分析与任意连接的网络上的正式证明。结果表明，MEP系统可以在很短的有界时间内以任意的系统初始状态稳定。同时，数值模拟表明，如果消息的延迟是随机分布的，可以显着降低传播误差。传播模式进行了讨论，进一步得出更精细的MEP系统中的传播结果。结果表明，MEP系统能够很好地处理有界时钟漂移和一些良性故障。MEP原语机制简单，可作为上层自稳定同步系统的实用构件。
2022-03-07 cs.DC
The R(1)W(1) Communication Model for Self-Stabilizing Distributed Algorithms
本文提出R(1)W(1)通信执行模型，在该模型下设计了三类图问题的自稳定分布式算法，并给出可在同步消息传递模型中模拟该模型算法的转换器。
2025-10-06 cs.DC
Byzantine Causal Reliable Broadcast with Constant Metadata Overhead
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
针对现有拜占庭因果可靠广播协议元数据开销线性增长的问题，本文通过修改Bracha算法，提出首个常数元数据开销（O(1)）且通信复杂度为O(n²)的BCRB算法，容忍f<n/3拜占庭故障。
2026-10-05 cs.DC cs.DS
Early-Stabilizing Counting
Aalto University（阿尔托大学）；Reykjavik University（雷克雅未克大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
本文研究了在存在拜占庭故障的同步系统中，如何通过早期稳定化方法实现计数协议，提出了一种具有最优时间复杂度和低开销的计数算法。
2026-05-18 cs.DC
Time- and Space-Optimal Clock Synchronization in the Beeping Model
我们考虑（离散）蜂鸣模型中的时钟同步问题：给定一个$n$节点网络，每个节点都有一个时钟值$δ(v) \in \{0,\ldots T-1\}$，目标是同步所有节点的时钟值，使它们在任何一轮中都具有相同的值。作为时钟同步中的标准，我们假设所有节点都是\emph{arbitrary activations}，即，节点在任意轮（不限于$\{0,\ldots,T-1\}$）开始它们的协议。我们给出了一个渐进最优的算法，运行在$4D + \Bigl\lfloor \frac{D}{\lfloor T/4 \rfloor} \Bigr \rfloor \cdot (T \mod 4) = O(D)$轮，其中$D$是网络的直径。一旦所有节点同步，它们在每个$T$循环中在同一循环中发出哔哔声。该算法大大改进了[ACGL'13]的$O(T D)$界限（其中要求$T$至少为$4n$，因此界限并不比$O(nD)$好）。我们的算法是非常简单的节点只需要维持$3$位除了$\lceil \log T \rceil$位需要维持时钟。此外，我们调查的时钟同步问题的\emph{self-stabilizing}解决方案的复杂性：我们首先显示$Ω(\max\{T,n\})$轮的运行时和$Ω(\log(\max\{T,n\}))$位的内存所需的任何这样的协议的下限。之后，我们提出了一个协议，在$O(\max\{T,n\…
2020-05-15 cs.DC
Fully Adaptive Self-Stabilizing Transformer for LCL Problems
本文提出受限带宽模型下面向 LCL 问题的通用自稳定 transformer，可将无故障同步算法转换为匿名、规模无关且期望稳定时间为 O(log(k+Δ)) 的完全自适应算法。
2024-09-06 cs.DC
Towards Optimal Synchronous Counting
考虑$n$节点的完整通信网络，其中节点接收公共时钟脉冲。我们研究的同步$c$计数问题：给定任何起始状态和$f$故障节点的任意行为，任务是最终有所有正确的节点计数模$c$的协议。因此，我们正在考虑的算法是自稳定的，尽管拜占庭式的失败。在这项工作中，我们给出了新的算法的同步计数问题，（1）是确定性的，（2）在$f$线性稳定时间，（3）使用少量的状态，（4）实现几乎最佳的弹性。以前的算法要么诉诸随机化，使用大量的状态，或具有较差的弹性。特别是，我们实现了确定性算法的空间复杂度的指数改善，同时仍然实现线性稳定时间和几乎线性的弹性。
2015-03-23 cs.DC
Clock Distribution with Gradient TRIX
本文提出一种面向类网格有向图的自稳定梯度时钟同步算法，以最优入出度3容忍1个故障入邻居，在节点独立故障概率$p\in o(n^{-1/2})$下以高概率实现$Θ(\log D)$的渐近最优局部时钟偏差，从而大幅提升大规模同步SoC的可靠性与可扩展性。
2025-05-06 cs.DC
Self-stabilizing TDMA Algorithms for Wireless Ad-hoc Networks without External Reference
时分多址（TDMA）是一种用于共享通信介质的方法。在无线通信中，TDMA算法通常将无线电时间划分成统一大小的时隙$ξ$，然后将它们组合成统一大小的帧$τ$。我们考虑TDMA算法，分配至少一个时隙，在每帧中的每个节点。给定一个最大的节点度，$δ$，没有访问外部参考碰撞检测，时间或位置，我们考虑的问题，无冲突的自稳定TDMA算法，使用恒定的帧大小。我们证明了这个问题没有解决方案时，帧大小为$τ< \max\{2δ,χ_2\}$，其中$χ_2$是距离- $2$顶点着色的色数。作为一个补充，这个下限，我们专注于证明存在的无冲突的自稳定TDMA算法，使用恒定的帧大小的$τ$。我们考虑基本的设置（没有硬件支持冲突检测，没有事先时钟同步），并从发射机的并发传输的冲突，最多两跳。在没有外部参考的自稳定系统的背景下，我们是第一个研究这个问题的（据我们所知），并使用模拟来显示收敛，即使计算时间的不确定性。
2014-03-25 cs.DC cs.NI
Early Adapting to Trends: Self-Stabilizing Information Spread using Passive Communication
如何在系统中高效、可靠地传播信息是分布式计算中最基本的问题之一。最近，受生物学场景的启发，一些作品专注于确定在错误条件下传播信息所需的最小通信资源。在这里，我们研究了Boczkowski，Korman和Natale在[SODA 2017]中介绍的自稳定比特传播问题。这个问题考虑了一个由n个代理人组成的全连接网络，有一个二元世界的观点，其中一个被称为正确的。在任何给定的时间，每个代理持有一个意见位作为其公共输出。种群包含一个知道哪种观点是正确的源代理。这个代理人接受正确的意见，并在整个执行过程中始终坚持。我们认为，基本的Pandem模型的通信，其中每个代理观察相对较少的随机选择的代理在每一轮。非源代理的目标是快速收敛于正确的意见，尽管具有任意的初始配置，即，以自我稳定的方式。一旦人们接受了正确的观点，他们就应该永远坚持下去。受动物观察他人行为并对其做出反应的生物学场景的启发，我们专注于被动通信的极端约束模型，该模型假设当观察另一个代理时，可以提取的唯一信息是该代理的意见位。我们证明，这个问题可以解决在一个多对数在n轮的概率很高，而在每一轮的代理人的对数数量进行采样。以前的作品解决了这个问题更快，使用更少的样本，但他们这样做是通过解耦的消息发送代理从他们的输出意见，因此不适合被动通信的框架。此外，这些工作使用复杂的递归算法，具有不太可能被生物实体使用的精确时钟。相比之下，我们提出的算法…
2022-03-22 cs.DC
Efficient counting with optimal resilience
考虑$n$节点的完整通信网络，其中节点接收公共时钟脉冲。我们研究的同步$c$计数问题：给定任何起始状态和$f$故障节点的任意行为，任务是最终有所有正确的节点标记的脉冲与增加值模$c$在协议。因此，我们正在考虑的算法是自我稳定，尽管拜占庭式的失败。在这项工作中，我们给出了新的算法的同步计数问题，（1）是确定性的，（2）具有最佳的弹性，（3）有一个线性稳定时间在$f$（渐近最优），（4）使用少量的状态，因此，（5）通信的比特数少，每轮。以前的算法要么诉诸随机化，使用大量状态并需要高通信带宽，要么具有次优的弹性。特别是，我们实现了确定性算法的状态复杂度和消息大小的指数改善。此外，我们提出了两种互补的方法，用于减少在稳定期间和稳定后通信的位数。
2017-05-18 cs.DC
A New Fault-Tolerant Synchronization Scheme with Anonymous Pulses
鲁棒脉冲同步是有线和无线分布式系统中构建可靠同步应用的基础。在有线系统中，自稳定拜占庭脉冲同步的目标是同步故障倾向的分布式组件与任意初始状态的有界延迟消息传递系统。在无线系统中，脉冲耦合振荡器的容错同步也是为了类似的目标而构建的，但通常在特定的系统限制下工作，例如低计算能力，低消息复杂度，以及匿名物理脉冲，其脉冲不能被接收器识别。这些限制常常阻碍我们构建高可靠性的无线同步应用。针对存在不确定通信延迟和不一致故障的匿名有界延迟脉冲系统，提出了一种新的容错同步方案，以打破有界延迟消息传递系统与经典脉冲耦合振子之间的障碍.对于低计算能力和低消息复杂度，而不是涉及基于共识的原语，所提出的同步方案集成了所谓的离散平均场，平面随机游走，和一些额外的简单操作，只利用稀疏生成的匿名脉冲。对于容错，我们表明，可以容忍的平方根数量的故障振荡器，利用平面随机游走在匿名脉冲同步。对于自镇定，我们表明，在匿名的有界时滞脉冲系统的脉冲频率的限制下，可以达到预期的恒定数目的观察窗口的稳定。
2022-03-08 cs.DC
