Survey of Consensus Protocols
自2008年基于工作量证明（PoW）的比特币出现以来，分布式账本技术得到了广泛的普及和采用。它是一个分布式、透明和不可变的数据库，记录了参与者之间共享和执行的所有事务或事件。所有交易都由网络中的多个节点通过分布式加密机制（共识协议）进行验证和维护，而无需中央权威机构。它形成了这项技术的核心，不仅验证了附加到分类账的信息，而且还确保了它在所有节点上的附加顺序。这是其安全、问责和信任的基础。虽然许多研究人员正在努力改进当前的协议，使其具有量子抵抗性，容错性和节能性。其他人则专注于开发最适合特定用例的协议的不同变体。在本文中，我们将回顾分布式账本技术的不同共识协议及其实现。我们还将回顾它们的性质，概念和类似的工作，然后进行简要的分析。
2018-10-09 cs.CR cs.DC
Blockchain Synchronous Trust Consensus Model
这项工作介绍了一种新的方法，用于治理区块链，其中包含下一代分布式账本的可扩展应用程序的社会结构和技术可行性。这种新的区块链分布式账本（BDL）的功能需求是从对大规模应用程序需求的分析中获得的。应用研究作为这项工作的一部分，以测试解决方案大纲的实用性和可扩展性。此应用程序中的新功能将网络安全、数字内容管理、许可和配置管理的控制和执行结合在一起。名为Project Philos的同步信任共识模型应用研究项目由区块链开发社区（BCDC）赞助，并得到科罗拉多大学的支持。研究遵循了理论化的概念和理论到实践的模型，以证明社区参与激励的科学合理性和可行性。结果表明，这种新模型证明了无限扩展的区块链分布式账本功能的可行性，同时也提供了一种新的参与者激励机制，在吸引从业者社区方面非常有效。
2021-12-07 cs.CR cs.DC
BBCA-LEDGER: High Throughput Consensus meets Low Latency
本文提出BBCA-LEDGER，一种用于部分同步网络的拜占庭日志复制技术，通过并行广播和独立最终化实现高吞吐量与低延迟，结合正常路径与基于DAG的回退机制以应对网络故障。
2023-06-26 cs.DC
Securing Consensus from Long-Range Attacks through Collaboration
针对PoS/BFT区块链的长程攻击，提出协作力量（PoC）协议，通过矿工协作而非竞争来保护账本，保证公平性与问责性，且仅轻微降低吞吐量。
2025-08-07 cs.CR cs.DB cs.DC
Towards Mobile Distributed Ledgers
移动计算的进步已经为新型分布式应用铺平了道路，这些新型分布式应用可以在设备到设备（D2 D）生态系统（例如，crowdsensing）。复杂的应用程序，如加密货币，需要分布式账本才能发挥作用。分布式账本，如区块链和有向无环图（DAG），采用共识协议以块的形式添加数据。然而，这样的协议被设计用于经由因特网互连的资源丰富的设备。此外，现有的分布式账本无法部署到D2 D生态系统，因为它们的存储需求不断增加。在这项工作中，我们介绍和分析Mneme，一个基于DAG的分布式账本，可以单独由移动设备维护。Mneme使用两种新的共识协议：上下文证明（Proof-of-Context，PoE）和等效性证明（Proof-of-Equivalence，PoE）。MySQL使用用户的上下文在Mneme上添加数据。PoE定期执行以汇总数据并产生需要较少存储的等效块。我们分析了Mneme的安全性，并证明了以太网和PoE的能力，以保证分布式账本的特性：持久性和活性。此外，我们分析了恶意用户的潜在攻击，并证明了成功攻击的概率与维护Mneme的移动用户数量的平方成反比。
2021-01-13 cs.DC cs.NI
Drawing the boundaries between Blockchain and Blockchain-like systems: A Comprehensive Survey on Distributed Ledger Technologies
本综述提出包含数据、共识、执行和应用四层的参考模型及新分类法，通过分析44种DLT方案与26种共识机制，厘清了区块链与类区块链系统的差异并指明未来研究方向。
2024-09-26 cs.CR cs.DC
Committee selection in DAG distributed ledgers and applications
在本文中，我们提出了几种解决方案来解决DAG分布式账本参与者之间的委员会选择问题。我们的方法是基于分类账的内在声誉模型，作为选择标准。主要的困难来自这样一个事实，即DAG分类账是先验的，不是完全有序的，参与者需要就参与者的声誉达成共识。此外，我们概述了所提出的协议的应用，包括：（i）自包含的分散随机数信标;（ii）智能合约中的预言机选择;（iii）共识协议和分片解决方案中的应用。最后，我们讨论的安全性和活性的建议协议的声誉建模与Zipf法律。
2021-02-05 cs.DC
Deterministic Bounds in Committee Selection: Enhancing Decentralization and Scalability in Distributed Ledgers
本文针对分布式账本中随机委员会选择的概率性保障局限，聚焦可全局验证的固定规模委员会抽签方法，提出能为敌手影响力提供确定性界的新方法，强化系统去中心化特性，且更适配基于法定人数的应用。
2024-09-16 cs.CR cs.DC
Applying Distributed Ledgers to Manage Workflow Provenance
在工作流管理系统之间自动共享出处目前是不可能的，但这种能力的价值很高，因为它可以大大减少重复工作流的数量，加速新知识的发现，并验证过去和现在分析的完整性。尽管在跨工作流管理系统有效共享出处信息方面存在许多技术挑战，但许可分布式账本可以克服其中许多挑战。与其他技术相比，许可分布式账本的主要好处是，它们的分布是通过点对点网络进行的，该网络将整个网络中的交易编码为不可变的哈希列表，并通过共同的共识机制对新数据的有效性达成共识。这项工作讨论了出处和分布式账本本身，然后提出了一个论点，即分布式账本自然满足工作流出处的许多要求，出处信息可以以多种方式存在于账本中，并且基于这种策略存在许多新的研究领域。
2018-04-15 cs.DC
Proxima. A DAG based cooperative distributed ledger
本文提出Proxima，一种基于DAG和UTXO的分布式账本，通过代币持有者遵循“最大账本覆盖规则”的合作共识实现无需许可、高吞吐、低成本的去中心化，无需矿工或质押。
2025-10-11 cs.DC
Properties of Decentralized Consensus Technology -- Why not every Blockchain is a Blockchain
区块链技术和应用领域的研究正在快速增长。虽然中本聪的比特币白皮书已经有十年的历史了，但该领域仍然可以被视为不成熟和处于早期阶段。目前在这一领域的研究缺乏一个共同的知识和共识，用于描述技术及其属性的术语。与此同时，这项研究正在挑战比特币核心概念的基本方面。值得质疑的是，所有这些新方法是否仍然可以被描述为区块链技术。我们建议使用术语“去中心化共识技术”作为一般类别。去中心化共识技术包括去中心化账本和非账本技术。区块链技术只是分散式账本技术的多种实现之一。此外，我们确定了去中心化共识技术的三个主要特征：去中心化，不信任和最终达成共识的能力。根据具体实现的用例，必须考虑以下附加属性：隐私，参与激励，不可逆性和不变性，操作目的，确认时间，交易成本，外部化交易和计算的能力以及可扩展性的可能性。
2019-07-22 cs.DC
Pirateship: Append-Only Ledgers for (Mostly) Trusted Execution Environments
UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；IST Lisbon & INESC-ID（里斯本理工学院与信息系统与计算机研究所）；Azure Research, Microsoft（微软 Azure 研究院）
Proteus是一种新的分布式共识协议，通过在CFT协议中嵌入BFT协议，提供在TEE被攻破时的完整性保障，同时保持性能。
2026-09-15 cs.DC
GOC-Ledger: State-based Conflict-Free Replicated Ledger from Grow-Only Counters
本文提出GOC-Ledger，将复制账本建模为基于仅增计数器的状态型CRDT，仅需最终状态传递即可实现收敛与安全，避免可靠广播和操作历史推理，并支持非负余额的顺序更新约束。
2023-05-26 cs.DC
TrueChain: Highly Performant Decentralized Public Ledger
在本文中，我们介绍了Truechain的Minerva共识协议的初步设计和其他技术细节。目前，区块链社区普遍认为，公共链不能同时实现高性能，去中心化和安全性。在Nakamoto链（低性能）或委托权益证明链（部分集中式）的情况下，这是真实的，这是撰写本文时最流行的区块链解决方案。我们的共识设计享有与混合共识相同的一致性，活性，事务终结性和安全性保证。我们继续提出在以太坊之上建立一个新的虚拟机的想法，它在无许可设置中添加了基于许可链的事务处理功能。我们还使用了数据分片和投机交易的想法，以及在分片友好的虚拟机中评估智能合约。最后，我们将简要讨论我们的基本ASIC抵抗挖掘算法Truehash。
2018-12-01 cs.DC
Enhancing Accountability and Trust in Distributed Ledgers
无需许可的去中心化分类账（“区块链”），如加密货币比特币的基础，允许匿名参与者维护分类账，同时避免任何单一实体的控制或“审查”。相比之下，许可的去中心化分类账利用了现实世界的信任和问责制，只允许明确授权的各方维护分类账。许可分类账支持更灵活的治理和更广泛的共识机制选择。这两种去中心化分类账都可能容易受到参与者的操纵，这些参与者倾向于某些交易而不是其他交易。基于许可分类账的现实世界问责制提供了一个机会，可以通过事后惩罚违规者来实施公平约束。然而，迄今为止，这一机会尚未得到充分利用，给参与者留下了不必要的自由，使他们能够在不知不觉中操纵结果。本文提请注意这一问题，并提出设计原则，使这种操纵更困难，以及具体的机制，使其更容易检测时发生的违规行为。
2016-06-23 cs.CR cs.CY cs.DC
Decentralized network congestion control for DAG-based distributed ledger system
IIT Kanpur（坎普尔印度理工学院）
提出一种基于变量和行为的节点特定PoW模型，通过非合作博弈和纳什均衡证明，解决基于DAG的DLT网络中的交易垃圾信息导致的拥塞问题。
2026-09-10 cs.CR cs.DC cs.NI
Dynamically Sharded Ledgers on a Distributed Hash Table
本文提出ScaleGraph，一种利用分布式哈希表路由和邻近概念实现动态分片的账本，以提升可扩展性并支持机器经济中的微交易，分析表明其存储复杂度为O(t/n)，且在腐败节点少时性能优越。
2024-05-23 cs.DC
QScale: Probabilistic Chained Consensus for Moderate-Scale Systems
针对现有分布式账本协议不适用于中等规模系统的问题，提出QScale概率链式共识协议，实现亚线性单进程通信复杂度、亚二次方总通信复杂度和低延迟，同时保障安全性与活性。
2026-10-30 cs.DC
CHIRON: Accelerating Node Synchronization without Security Trade-offs in Distributed Ledgers
ISTA（维也纳科学与技术研究院）；TU Wien（维也纳工业大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Mystenlabs
本文提出CHIRON系统，通过提取执行提示加速滞后节点和全节点，无需牺牲系统安全或增加共识关键路径的开销，实测提速达30%。
2026-05-17 cs.DC
Distributed Ledger Technology: Blockchain Compared to Directed Acyclic Graph
如今，区块链正在成为分布式账本技术的代名词。然而，区块链只是该领域的专业化之一，目前在现有文献中已有很好的介绍，但主要是从加密的角度来看。除了区块链技术，一种新的范式正在获得动力：有向无环图。本文提出的贡献是双重的。首先，本文分析了分布式账本技术，重点分析了分布式系统的相关特征。其次，本文分析了有向无环图范式在分布式账本背景下的使用，并将其与基于区块链的解决方案进行了比较。这两种范式使用代表性的实现进行比较：比特币，以太坊和纳米。我们从维护分类账的应用数据结构、共识机制、交易确认信心、分类账规模和可扩展性等方面研究了代表性解决方案。
2018-04-26 cs.DC
SoK: Scalability Techniques for BFT Consensus
随着区块链系统的发展，最近的许多研究工作都提出了分布式账本技术（DLT），该技术采用拜占庭容错（BFT）共识协议来决定将哪个块添加到账本旁边。值得注意的是，BFT共识可以提供高性能，能源效率和可证明的正确性属性，因此它被认为是创建高弹性和高性能区块链基础设施的有前途的构建块。然而，一个主要的持续挑战是使BFT共识适用于大规模环境。最近的大量工作通过开发新的想法来解决这一挑战，以提高BFT共识的可扩展性，从而为适应区块链需求的新一代BFT协议开辟了道路。在这项调查中，我们创建了一个关于最先进的BFT共识协议使用的新型可扩展性增强技术的知识系统化。为了进行比较，我们仔细分析了这些协议所做的努力、假设和权衡。
2023-03-20 cs.DC
Byzantine-tolerant Distributed Grow-only Sets: Specification and Applications
为了将分布式账本技术及其互连形式化，最近的一系列研究工作制定了分布式账本对象（DLO）的概念，这是一个并发对象，它维护一个完全有序的记录序列，抽象区块链和分布式账本。通过DLO，原子的账本问题，旨在作为一个基本的账本之间的互连问题，能够附加多个记录到不同的分类账在原子的方式，需要研究。在这项工作中，我们提出了分布式只增长集对象（DSO），而不是保持一个序列的记录，在DLO，保持一组记录在一个不可变的方式：只有添加和获取操作提供。此对象受Grow-only Set（G-Set）数据类型的启发，G-Set数据类型是无冗余复制数据类型的一部分。我们正式指定的对象，我们提供了一个无共识的拜占庭宽容的实现，保证最终的一致性。然后，我们使用我们的拜占庭宽容的DSO（BDSO）实现提供共识的算法解决方案的原子的追加和原子添加（类似的问题，原子追加应用于G集）的问题，以及构建共识的无单作家BDLO。我们相信《建筑物维修保养条例》的应用范围，并不局限于上述问题。
2021-03-16 cs.DC cs.DS
TangleSim: An Agent-based, Modular Simulator for DAG-based Distributed Ledger Technologies
针对基于DAG的DLT节点区块感知差异大、核心组件依赖复杂的研究需求，本文提出基于智能体的开源模拟器TangleSim，可模拟Tangle 2.0共识协议的全链路要素，支持多场景下的协议性能探究。
2023-05-02 cs.DC
From Blockchain to Hashgraph: Distributed Ledger Technologies in the Wild
随着2008年区块链一词的引入，自从这个想法被提出以来，它在社区中的兴趣一直在增加。这种兴趣的原因是因为它提供了匿名性，安全性和完整性，而没有任何中央第三方组织控制数据和交易。由于其在各种平台上的进步，限制和挑战，它引起了研究领域的巨大兴趣。有各种分布式账本技术展示了它们的特殊功能，克服了其他平台的局限性。然而，各种分布式账本技术的实现基于它们的数据结构、共识协议和容错等而有很大不同。由于这些变化，它们具有完全不同的成本，性能，延迟和安全性。在本文中，主要分布式账本技术的工作和深入比较，包括它们的特点，优势和劣势，并通过确定各种标准进行讨论。
2023-03-26 cs.DC
Tangle 2.0 Leaderless Nakamoto Consensus on the Heaviest DAG
我们介绍了缠结2.0的理论基础，这是一个基于有向无环图（DAG）的概率无领导共识协议，称为缠结。Tangle自然会继承区块链作为其下一个发展步骤，因为它提供了适合建立更高效和可扩展的分布式账本解决方案的功能。共识不再出现在最长的链上，而是出现在最重的DAG上，其中PoW被基于股权或声誉的权重函数所取代。DAG结构和底层基于Reality的UTXO Ledger允许并行验证交易，而无需进行总排序。此外，它可以去除矿工和验证者的中介，允许在节点级别而不是在验证者级别遵循\emph{propose-vote}范例的纯两步过程。我们提出了一个框架来分析不同的通信和对手模型下的活性和安全性。这允许在某些边缘情况下和异步通信模型中提供不可能性结果。我们提供了一个共同的随机硬币的协议的安全性的正式证明。
2022-10-12 cs.DC
Distributed Ledger Technologies for Managing Heterogenous Computing Systems at the Edge
物联网（IoT）设备（从基本传感器到强大的嵌入式计算机）的使用越来越多，推动了对更接近这些设备的信息处理和存储解决方案的需求。边缘计算已被确立为开发物联网解决方案的标准架构，因为它可以通过在信息生产和消费的地方附近部署必要的计算能力来优化依赖云服务的系统的工作负载和容量。然而，随着网络规模的扩大，达成共识成为一项越来越具有挑战性的任务。分布式账本技术（DLT）可以被描述为包含加密技术的分布式数据库网络，可以用来实现参与者之间的共识。近年来，由于区块链的普及，DLT获得了吸引力，区块链是最知名的实现类型。通过透明和可追踪的交易实现的可靠性和信任是将物联网和DLT结合在一起的其他关键概念。我们提出了一个概念验证系统的设计，开发和实验，该系统使用DLT智能合约来有效地选择边缘节点来卸载计算任务。特别是，我们将智能合约中的网络性能指标与Hyperledger区块链集成在一起，以优化动态连接解决方案下的计算卸载。所提出的方法可以适用于不同的拓扑结构和不同的连接方式的网络。我们的研究结果表明，区块链智能合约适用于各种工业用例。
2022-11-14 cs.DC
On the Convergence of Artificial Intelligence and Distributed Ledger Technology: A Scoping Review and Future Research Agenda
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Institute for Applied Informatics and Formal Description Methods（应用信息学与形式化描述方法研究所）
人工智能（AI）和分布式账本技术（DLT）的发展目前在学术界和实践中引发了激烈的争论。人工智能处理数据，以执行以前认为只有人类才能完成的任务。DLT有可能在不确定环境中的一组参与者之间建立数据共识。在最近的研究中，这两种技术都用于类似甚至相同的系统。例如，设计安全的分布式账本或创建分布在多个节点上的联合学习系统。这可能导致技术融合，而这在过去为信息技术的重大创新铺平了道路。以前的工作强调了AI和DLT融合的几个潜在好处，但只提供了一个有限的理论框架来描述这两种技术即将到来的现实世界集成案例。我们的目标是通过对以前的工作进行系统的文献综述，并提供严格派生的未来研究机会。这项工作有助于活跃在人工智能或DLT领域的研究人员克服其领域的现有限制，并帮助从业人员开发融合两种技术的系统。
2020-02-05 cs.AI cs.CR cs.DC
SightSteeple: Agreeing to Disagree with Functional Blockchain Consensus
经典和当代的分布式共识协议，可能是二进制协议、状态机复制或区块链共识，要求对等系统中的所有协议参与者就作为共识有效载荷的一部分的完全相同的信息达成一致。虽然这种共识模型被广泛研究，并且对于大多数基于共识的去中心化应用程序都很有用，但它没有定义正确的分布式系统，这些系统通过共识协议本身来授权基于参与者凭证的特权可见性。我们引入了一种新的分布式共识范式，称为功能性区块链共识。功能性区块链共识允许每个区块链协议参与者根据区块链系统中参与者的凭证就交易列表的一些不同子信息达成一致，而不是就整个交易列表达成一致。我们激励两个对手模型，一个是标准的崩溃故障对手，另一个是新的合理故障对手，以损害功能性区块链共识。然后，我们提出了两个版本的区块链协议SightSteeple，该协议在所述故障模型中实现了功能性区块链共识。SightSteeple依赖于标准区块链共识和功能加密的新颖组合，以及其他原语，以实现其正确性目标。最后，我们讨论了基于功能性区块链共识的非对称分布式账本的实际用途，并激励了这种新共识范式可能产生的分支结构。
2022-05-02 cs.CR cs.DC
CycLedger: A Scalable and Secure Parallel Protocol for Distributed Ledger via Sharding
传统的公共分布式账本无法很好地扩展和有效地工作。分片被认为是解决这一问题的一种很有前途的方法。通过将所有节点划分为小型委员会并让它们并行工作，我们可以显著降低通信和计算量，减少每个节点存储的开销，并提高分布式账本的吞吐量。现有的基于分片的协议仍然存在几个严重的缺点。首先，所有没有故障的节点必须彼此连接良好，这需要网络中大量的通信信道。此外，以前的协议在每个委员会领导人的诚信受到质疑的情况下面临着效率的巨大损失。与此同时，没有明确的激励节点积极参与协议。我们提出了CycLedger，一个可扩展的和安全的并行协议，通过分片分布式账本。我们的协议为每个委员会选择一个领导者和一个部分集合，他们负责维护分片内的共识并与其他委员会进行通信，以降低所有节点上通信，计算和存储的摊销复杂度。我们引入了一种新的半承诺计划委员会之间的恢复过程，以防止系统崩溃，即使委员会的领导人是恶意的。为了增加网络的激励，我们使用了声誉的概念，它衡量每个节点的可信计算能力。由于具有较高声誉的节点获得更多的奖励，因此鼓励具有强计算能力的节点诚实地工作以获得声誉。通过这种方式，我们为基于分片的分布式账本建立可扩展性、安全性和激励机制开辟了一条新的道路。
2020-04-05 cs.CR cs.DC
The Availability-Accountability Dilemma and its Resolution via Accountability Gadgets
对于拜占庭容错（BFT）共识协议的参与者是经济代理人的应用程序，最近的工作强调了问责制的重要性：识别可证明违反协议的参与者的能力。与此同时，能够在动态参与水平下达成共识，对于抵制审查是可取的。我们确定了一个可用性问责困境：在一个动态参与的环境中，没有协议可以同时负责安全和生活。我们通过构建一个可证明安全的最佳弹性问责制小工具来检查最长链协议，从而解决了这个困境，这样完整的分类账在动态参与下是活的，并且检查点前缀分类账是负责的。我们的问责制小工具的建设是黑盒，可以使用任何BFT协议，这是静态参与下负责。使用HotStuff作为黑盒，我们将我们的构造实现为以太坊2.0信标链的协议，我们对4000多个节点的互联网规模实验表明，该协议实现了所需的可扩展性，并且具有比当前解决方案Gasper更好的延迟，最近的攻击表明Gasper不安全。
2022-05-18 cs.CR cs.DC
Technology Review of Blockchain Data Privacy Solutions
本报告的目的是审查现有的企业区块链技术- EOSIO驱动的系统，Hyperledger Fabric和Besu，Consensus Quorum，R3 Corda和Ernst and Young's Nightfall -这些技术提供数据隐私，同时利用区块链的数据完整性优势。通过审查和比较这些技术如何以及如何实现数据隐私，捕捉行业当前最佳实践和数据隐私模型的快照。主要的企业技术与EOSIO并行对比，以更好地了解EOSIO如何发展以满足企业区块链隐私的趋势。在这些技术中通常观察到以下策略和趋势：加密：哈希算法被发现是企业或转换隐私解决方案中最常用的加密原语。通过链上合同进行协调-一个常见的策略是使用共享的公共分类账来协调数据隐私组以及更普遍的管理身份和访问控制。交易和合约代码共享：围绕业务逻辑（智能合约代码）可见性存在各种不同级别的隐私。一些解决方案只允许授权的同行查看代码，而另一些解决方案则允许共享账本成员的每个人都可以访问代码。数据隐私应用程序的数据迁移：在能够运行系统升级方面，使用加密存储的数据时存在重大挑战。用于数据隐私的多个区块链分类账：解决方案试图为每个私人数据关系创建一个新的私人区块链，这最终被放弃，转而支持一个具有私人数据汇集/交易的共享分类账，这些数据收集/交易通过散列锚定到分类账，以提高可扩展性。
2021-05-04 cs.CR cs.DC
Blockchain Consensus Protocols in the Wild
区块链是一种用于记录交易的分布式账本，由许多节点通过分布式加密协议在没有中央权威的情况下维护。所有节点都验证要添加到区块链的信息，共识协议确保节点同意添加条目的唯一顺序。容忍拜占庭故障的共识协议已经重新受到关注，因为它们也解决了区块链系统。这项工作讨论了评估和获得信心的共识协议暴露于故障和敌对节点的弹性的过程。我们提倡遵循密码学和计算机安全的既定做法，依赖于公众评论，详细的模型和正式的证明;几个实际系统的设计者似乎没有意识到这一点。此外，我们回顾了一些著名的许可区块链平台中的共识协议，以及它们的故障模型和对攻击的弹性。协议比较涵盖Hyperledger Fabric、Tendermint、Symbiont、R3~Corda、Iroha、Kadena、Chain、Quorum、MultiChain、Sawtooth Lake、Ripple、Stellar和IOTA。
2017-07-07 cs.DC
Blizzard: a Distributed Consensus Protocol for Mobile Devices
我们介绍了Blizzard，一种拜占庭容错（BFT）分布式账本协议，旨在使移动设备成为共识过程中的一等公民。Blizzard引入了一种新颖的双层架构，让移动节点通过在线代理进行通信，并包括一个分散的匹配方案，以确保每个节点连接到一定数量的随机代理。通过数学分析，我们得到了一个保证安全的区域（即恶意节点和恶意代理的安全性得到保证的比率的集合）的暴雪协议。也显示出了活力。我们从吞吐量、延迟和消息复杂度三个方面分析了暴雪的性能。通过基于软件实现的实验，我们证明了暴雪能够在每个分片每秒数千个事务的数量级上实现吞吐量，以及亚秒级的确认延迟。
2022-01-06 cs.DC
A PoW-less Bitcoin with Certified Byzantine Consensus
针对可信验证者管理的DLT，提出结合改进PBFT与修订FROST的权威证明共识，替换比特币PoW，为数字支付和CBDC提供安全基础。
2023-05-09 cs.DC
HybridChain: Fast, Accurate, and Secure Transaction Processing with Distributed Learning
HybridChain结合分片区块链与DAG账本，利用去中心化学习共识，实现快速、准确且安全的交易处理，优于IOTA和Omniledger。
2023-10-13 cs.DC
ZipperChain: Transmuting Trusted Third-Party Services Into Trustless Atomic Broadcast
ZipperChain通过集中化区块创建和第三方服务信任转移，实现无信任原子广播，提高交易吞吐量和最终性效率。
2025-11-26 cs.DC cs.NI
Fully Decentralised Consensus for Extreme-scale Blockchain
本研究提出基于流行病协议的区块链完全去中心化共识协议BECP，解决现有共识算法的节点故障、资源消耗高等问题，实验证明其在吞吐量、延迟和消息量上优于PAXOS、RAFT、PBFT及Avalanche等协议。
2025-08-04 cs.DC cs.NI
Blockchain Epidemic Consensus for Large-Scale Networks
针对现有区块链共识协议在可扩展性、资源消耗等方面的缺陷，提出无固定角色的BECP流行病共识协议，实验证明其在吞吐量、延迟和消息效率上优于同类方案，适用于大规模区块链网络。
2025-08-04 cs.DC
Sharding Distributed Databases: A Critical Review
本文综述分布式复制系统中的分片技术，分析共识消息复杂度导致的可扩展性与性能瓶颈，并比较经典数据库与DLT实现。
2024-04-10 cs.DC
Committee Selection is More Similar Than You Think: Evidence from Avalanche and Stellar
对可扩展和高吞吐量区块链的兴趣增加导致文献中委员会选择方法的数量激增。委员会选择机制允许共识协议在分布式账本中安全地选择一个委员会或一小部分被允许投票和验证交易块的验证者。存在许多这样的机制，每种机制具有实质上不同的方法和对通信复杂性、资源使用和公平性的保证。在本文中，我们说明，尽管这些实施层面的差异，有很强的统计相似性委员会的选择机制。我们具体地证明了这一点，雪崩共识协议的委员会选择可以用来选择委员会在恒星共识协议，满足拜占庭协议的必要和充分条件。我们还验证了这些索赔使用模拟和数值观察协议参数的函数急剧相变。我们的研究结果表明，存在一个“统计分类”的委员会选择机制在分布式共识算法。
2019-04-07 cs.DC cs.GT cs.MA
How the interplay between power concentration, competition, and propagation affects the resource efficiency of distributed ledgers
本研究提出定量模型分析异构矿工网络中算力集中、竞争与区块传播对分叉率的影响，发现算力集中和低传播延迟能降低分叉率，为分布式账本效率优化提供理论工具。
2024-11-15 cs.DC cs.SI physics.soc-ph
Scalable Byzantine Fault Tolerance via Partial Decentralization
拜占庭共识是许多许可区块链和分布式账本的关键组成部分。我们提出了一个新的范例，设计BFT协议称为DQBFT，解决了三个主要的性能和可扩展性的挑战，困扰过去的协议：（i）高通信成本，以达到地理分布的协议，（ii）不均匀的资源利用率阻碍性能，（iii）性能下降，在不同的节点和网络条件和高竞争的工作负载。具体来说，DQBFT将共识分为两个部分：1）没有全局顺序的持久命令复制，以及2）跨所有副本的命令的一致全局顺序。DQBFT通过分散复制命令的繁重任务，同时集中订购过程来实现这一点。在新的范式下，我们开发了一个新的协议，命运，使用三种技术的组合，以实现高性能和可扩展性：使用一个可信的子系统，以减少共识的仲裁大小，使用阈值签名，以达到线性通信成本，减少客户端通信。我们对300个副本的地理分布部署的评估表明，DQBFT协议实现了优于现有技术的显著性能增益：$\approx$ 3倍更好的吞吐量和$\approx$ 50%更好的延迟。
2022-02-27 cs.DB cs.DC
Towards Secure Decentralized Applications and Consensus Protocols in Blockchains (on Selfish Mining, Undercutting Attacks, DAG-Based Blockchains, E-Voting, Cryptocurrency Wallets, Secure-Logging, and CBDC)
本文研究了区块链和去中心化应用的安全性问题，提出安全参考架构、共识安全、钱包安全、e-投票协议及安全日志记录改进方案，提升区块链系统的整体安全性。
2025-12-15 cs.CR cs.DC cs.GT
Data Storage in the Decentralized World: Blockchain and Derivatives
我们已经进入了一个去中心化解决方案的重要性变得更加明显的时代。区块链技术及其衍生物是分布式账本技术，用于在网络的对等点之间保存数据注册表。该分类账在连续的循环加密链中得到保护。比特币加密货币的成功证明，区块链技术及其衍生品可以用来消除中介机构，为网络空间提供安全。然而，在区块链技术的实施中存在一些挑战。本章首先解释区块链技术的概念以及我们可以存储在其中的数据。区块链的主要优势是它提供的安全服务。本节继续描述这些服务。区块链的挑战;描述了量子计算时代的区块链异常、能耗、速度、可扩展性、互操作性、隐私和密码学。这些挑战的选择解决方案。区块链的显着衍生物，使用不同的解决方案（有向无环图，分布式哈希表，八卦共识协议）来解决其中的一些挑战。然后解释了区块链中的数据存储和不断发展的数据解决方案。给出了分散式解决方案与集中式数据库系统的比较。提出了一种多平台可互操作的可扩展体系结构（MPISA）。在结论中，我们包括了去中心化世界中数据存储的演变假设。
2020-12-18 cs.CR 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
Soteria: A Provably Compliant User Right Manager Using a Novel Two-Layer Blockchain Technology
Soteria是一个用户权限管理系统，旨在以透明和可证明的方式保护用户数据隐私，符合GDPR和CCPA等法规。Soteria将用户数据权利表示为正式的可执行共享协议，该协议可以自动转换为人类可读的形式，并在查询数据时强制执行。为了支持撤销并证明合规性，数据访问和共享协议的哈希值的不可磨灭的审计跟踪存储在双层分布式账本上。主链确保分区容限和可用性（PA）属性，而侧链确保一致性和可用性（CA），从而提供CAP定理的三个属性（一致性，可用性和分区容限）。除了描述Soteria的两层架构，本文评估了代表性的共识协议和报告的性能统计。
2020-03-24 cs.CR cs.DC
Blockchain based Decentralized Applications: Technology Review and Development Guidelines
区块链或分布式账本技术是一种颠覆性技术，为开发分散式应用程序提供基础设施，即使在传统的集中式领域也能实现新的业务模式。在过去的几年里，它引起了学术界、技术开发人员和初创公司的高度兴趣，因此开发了许多解决方案来解决区块链技术的局限性和应用程序软件工程的要求。在本文中，我们全面概述了DLT解决方案，分析了所解决的挑战，提供的解决方案及其在开发分散式应用程序中的使用。我们的研究回顾了100多篇区块链论文和创业计划，从中我们为去中心化应用构建了一个基于3层的架构，并使用它来系统地分类技术解决方案。协议和网络层解决方案解决数字资产注册、交易、数据结构、隐私和业务规则实施以及点对点网络的创建、账本复制和基于共识的状态验证。扩展层解决方案解决了存储大小、事务吞吐量和计算能力方面的可扩展性问题。最后，Federated Tier聚合了跨多个区块链应用程序部署的集成解决方案。本文最后讨论了开发去中心化应用程序的挑战和机遇，为去中心化传统系统的设计和实现去中心化应用程序提供了一个多步骤的指导方针。
2020-03-16 cs.DC
