On Fairness in Voting Consensus Protocols
投票算法作为共识协议在容错系统的实现中得到了广泛的应用。这些算法最适合于具有低计算能力的节点的分布式系统或异构网络，其中不同的节点可能具有不同的声誉或权重级别。我们的主要贡献是建设一个公平的投票协议的意义上说，一个给定的参与者的最终结果的影响是线性的重量。具体地说，公平性保证了任何节点即使在资源或权重较低的情况下也可以积极参与共识发现。我们调查加权投票可能产生的影响，如匿名性，集中化，可扩展性的损失，并讨论其相关的协议设计和实现。
2020-12-15 cs.DC math.PR
How to Stop Consensus Algorithms, locally?
研究了网络中局部停止的分布式共识算法问题，其中每个节点通过与邻居的交互来更新其状态，并自行决定节点之间是否达到一定的一致性.由于单个节点无法访问其邻居之外的节点的状态，因此这个问题变得具有挑战性。在这项工作中，我们首先定义了通用分布式算法的停止问题。然后，一个分布式算法显式地提供了每个节点停止共识更新，通过探索所谓的本地和全局共识之间的关系。最后，我们在理论和模拟表明，其有效性取决于网络的大小和结构。
2017-03-15 cs.DC
Flow: Separating Consensus and Compute -- Execution Verification
现有区块链架构的限制是有据可查的，并且是其广泛采用的最重要障碍之一。在我们之前的概念验证工作中，我们已经证明，将计算与共识分离可以在不影响安全性的情况下显著提高吞吐量。在我们的架构中，共识节点只定义交易顺序，但不执行交易。相反，计算块结果被委托给计算优化的执行节点，并且专用验证节点检查计算结果。在正常操作期间，共识节点不检查计算，但监督参与节点尽职尽责地执行任务并裁定潜在的结果挑战。虽然该架构可以显著提高吞吐量，但验证节点仍然必须完全复制计算。在本文中，我们完善的架构，使结果验证是分布式和并行化的许多验证节点。完整的架构显著提高了吞吐量，并将计算工作委托给专门的执行节点，并将检查工作的责任委托给各种功能较弱的验证节点。我们提供了验证过程的完整协议规范，包括对错误计算结果和由此产生的裁定过程的挑战。此外，我们形式化地证明了系统的活性和安全性。
2019-09-12 cs.DC
Genome-Wide Epigenetic Modifications as a Shared Memory Consensus Problem
分布式计算系统是处理器的集合，这些处理器通过从共享存储器读取和写入或者通过在某些通信网络上发送消息来进行通信。大多数现有的受生物启发的分布式计算算法依赖于消息传递作为通信模型。在这里，我们表明，在全基因组表观遗传修饰的过程中，细胞利用它们的DNA作为共享的记忆系统。我们制定了一个特定的共识问题，称为表观遗传共识问题，细胞试图解决这个共享内存模型，然后提出算法，获得预期的运行时间和讨论，分析和模拟改进的方法来解决这个问题。对真实生物数据的分析表明，计算方法确实反映了全基因组表观遗传修饰的生物过程的各个方面。
2020-05-13 cs.DC
Consensus with Bounded Space and Minimal Communication
种群协议是分布式计算中的一个基本模型，其中许多具有有限内存和计算能力的节点随着时间的推移具有随机的成对交互。这个模型已经在大量的文献中进行了研究，旨在了解执行计算任务所需的内存和时间之间的权衡。我们研究的人口协议模型，重点是通信复杂性，以实现高概率的共识。当存储器状态数为$s = O(\log \log{n})$时，已知的最佳上界由具有$O(n \log{n})$通信的协议给出，而最佳下界为$Ω(n \log(n)/s)$通信。我们设计了一个协议，表明下界是尖锐的。当每个Agent都具有$s=O(\log{n}^θ)$记忆状态时，借助$θ\in (0,1/2)$，可以在$O(\log(n))$与$O(n \log{(n)}/s)$通信时以高概率达成共识。
2020-12-31 cs.DC math.PR
Crash-Tolerant Consensus in Directed Graphs
这项工作考虑了一个点对点网络的n个节点连接的有向链路，并证明了严格的必要和充分条件下，这些节点之间的共识崩溃故障的底层通信图。我们识别同步和异步系统中的条件
2015-01-02 cs.DC
Cabinet: Dynamically Weighted Consensus Made Fast
本文提出动态加权共识算法Cabinet，根据节点响应能力调整权重，并在MongoDB和PostgreSQL上验证其相比Raft在吞吐量和延迟上的优势。
2025-03-11 cs.DC
Byzantine Convex Consensus: An Optimal Algorithm
过去关于异步近似拜占庭共识的大部分工作都假设节点处的标量输入[4，8]。最近的工作已经产生了近似拜占庭共识算法的情况下，在每个节点的输入是一个d维向量，节点必须达到共识的凸包中的无故障节点的输入向量[9，13]。d维向量可以等价地看作d维欧氏空间中的点。因此，[9，13]中的算法要求无故障节点决定d维空间中的一个点。在我们最近的工作[arXiv：/1307.1051]中，我们提出了共识问题的推广，即拜占庭凸共识（BCC），它允许决策是d维空间中的凸多面体，使得所决策的多面体在无故障节点处的输入向量的凸包内。我们还提出了一个异步近似BCC算法。在本文中，我们提出了一个新的BCC算法的最佳容错，也同意在一个凸多面体，是尽可能大的对抗条件下。我们之前的工作[arXiv：/1307.1051]并不能保证输出多面体的最优性。
2013-07-09 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
Flow: Separating Consensus and Compute -- Block Formation and Execution
目前大多数区块链都需要所有完整的节点来执行所有任务，这限制了现有区块链的吞吐量，这是有据可查的，也是广泛采用去中心化技术的最大障碍之一。本文扩展了Flow的介绍，Flow是一种流水线区块链架构，它将交易订单的共识过程与交易计算分离开来。正如我们在之前的白皮书中通过实验证明的那样，我们的架构在保持系统安全性的同时，显著提高了吞吐量。流利用节点在带宽、存储和计算能力方面提供的异质性，并基于节点在流水线中的任务定义节点的角色，即，收集器、共识、执行和验证。虽然来自用户代理的事务收集是通过带宽优化的收集器节点完成的，但它们的执行是由计算优化的执行节点完成的。检查执行结果然后分布在更广泛的验证节点集合中，其以分布式和并行的方式确认结果是正确的。与更传统的区块链架构相比，Flow的共识节点不执行交易。相反，验证节点向共识节点报告观察到的错误执行，共识节点裁定接收到的挑战并削减恶意行为者。在本文中，我们详细介绍了从提交到系统直到执行的事务的生命周期。本文介绍了收集器、共识和执行角色。我们提供了一个协议规范，收集交易，形成一个块，并执行产生的块。此外，我们还详细说明了与这些过程相关的系统的安全性和活跃性。
2020-02-18 cs.DC
Byzantine Convex Consensus: Preliminary Version
过去关于异步近似拜占庭共识的大部分工作都假设节点处的标量输入[3，7]。最近的工作已经产生了近似拜占庭共识算法的情况下，在每个节点的输入是一个d维向量，节点必须达到共识的凸包中的无故障节点的输入向量[8，12]。d维向量可以等价地看作d维欧氏空间中的点。因此，[8，12]中的算法要求无故障节点决定d维空间中的一个点。在本文中，我们推广的问题，使决策是一个凸多面体在d维空间，使决策多面体是在凸包的输入向量的无故障节点。我们将这个问题称为拜占庭凸一致性问题，并提出了一个具有最优容错的异步近似BCC算法。理想情况下，这里的目标是就尽可能大的凸多面体达成一致。虽然我们不声称我们的算法满足这一目标，我们显示了我们的算法选择的输出凸多面体上的一个界限。
2013-07-03 cs.DC
Exact Byzantine Consensus on Arbitrary Directed Graphs under Local Broadcast Model
我们考虑同步系统中的拜占庭共识，其中节点由建模为有向图的网络连接，即，相邻节点之间的通信链路不一定是双向的。有向图模型的动机是无线网络，其中可能发生不对称的通信链路。在经典的点对点通信模型中，在通信链路上发送的消息在链路上的两个节点之间是私有的。这允许拜占庭故障节点模棱两可，即，向邻居发送不一致的信息。本文考虑了通信的本地广播模型，其中一个节点的传输被其所有传出的邻居相同地接收。这允许这样的邻居检测到故障节点的模棱两可的尝试，有效地剥夺了故障节点向不同邻居发送冲突信息的能力。先前的工作已经获得了充分和必要的条件，无向图能够实现拜占庭共识下的本地广播模型。在本文中，我们得到了紧条件有向图能够实现拜占庭共识与二进制输入下的本地广播模型。在该文件中获得的结果提供了深入了解沟通的方向性和达成共识的能力之间的权衡。
2019-11-13 cs.DC
Scalable BFT Consensus Mechanism Through Aggregated Signature Gossip
在本文中，我们提出了一个新的BFT共识机制，使成千上万的节点参与共识过程，并支持非常高的事务吞吐量。这是通过聚合签名八卦协议来实现的，该协议可以显着降低消息传递的复杂性，从而允许大量节点快速达成共识。建议的聚合签名八卦协议利用非交互式的无领导BLS签名聚合方案。我们证明了协议的正确性，并分析了其效率。在我们的分析中，每个节点只需要发送和接收O（logn）消息就可以达成协议，其中每个消息只包含几个字节的数据。
2019-11-12 cs.DC
Progress Metrics in DAG-based Consensus
本研究针对Lachesis协议的DAG共识场景，引入DAG进展度量优化事件时机与父节点选择，有效加快共识速度、显著降低最终确定性时间。
2023-11-04 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
Asynchronous Consensus Algorithm
本文档描述了一种新的共识算法，该算法是异步的，并使用节点之间基于流言的消息传播。该算法的当前版本不包括节点故障或响应明显延迟的情况。这是本课题进一步研究的算法。在附录中给出了一个新的无信任支付系统的设计概要。
2020-01-19 cs.DC
Feasibility of Proof of Authority as a Consensus Protocol Model
区块链是一种去中心化的分布式网络，充当不可变的数字分类账。尽管没有任何中央管理机构来验证分类账中的区块，但由于网络各个节点之间的共识协议，它被认为是安全和不可变的。共识算法是一种机制，它保证区块链的可靠性，并帮助所有连接的节点或对等点就区块链网络的当前状态达成共识，因此理想的共识算法必须安全，可靠和快速。有几种不同的算法可以在节点之间达成共识，因此本文试图测试权威证明在区块链网络中作为共识算法的实用性，并将其与当前主流的共识算法进行比较。
2021-08-30 cs.CR cs.DC
Consensus-Based Distributed Computation of Link-Based Network Metrics
平均共识算法在分布式计算系统中有着广泛的应用。在分布式计算系统中，所有节点仅通过与其本地邻居交换信息就其初始状态的平均值达成一致。在这封信中，我们将研究基于链路的网络度量，这些度量是在网络中的链路上定义的成对节点属性的多项式函数。与基于节点的平均一致性不同，这种基于链路的度量依赖于节点属性的分布和底层网络拓扑。我们提出了一个通用的算法，使用加权平均共识协议的分布式计算基于链路的网络度量，并提供收敛条件和收敛速度分析。
2021-01-04 cs.DC cs.SI eess.SP
Efficient and DoS-resistant Consensus for Permissioned Blockchains
现有的许可区块链系统指定一组固定且明确的委员会节点来运行共识协议，该协议确认所有节点之间的区块序列相同。不幸的是，当这种许可的区块链在互联网上大规模运行时，这些显式委员会节点很容易被拒绝服务（DoS）或网络分区攻击关闭。虽然工作提出了可扩展的BFT协议，运行在大量的委员会节点，他们的效率显着下降时，只有少量的节点被攻击。在本文中，我们的EGES协议利用英特尔SGX开发了一种名为“隐形委员会”的新抽象，它有效地将委员会节点隐藏到一个大型的假委员会节点池中。EGES为每个区块选择一组不同的隐形委员会，并以压倒性的概率在所有节点之间确认相同的区块序列。对典型地理分布环境的评估表明：（1）EGES是第一个可以容忍严重拒绝服务和网络分区攻击的许可区块链共识协议;（2）EGES实现了与现有许可区块链协议相当的吞吐量和延迟
2020-12-15 cs.DC
Breaking the $\tildeΩ(\sqrt{n})$ Barrier: Fast Consensus under a Late Adversary
我们研究的共识问题，在一个同步的分布式系统的$n$节点下的自适应对手，有一个稍微过时的系统的看法，可以阻止所有传入和传出的通信的一个恒定的分数的节点在每一轮。Ben-Or和Bar-Joseph（1998）的结果表明，任何对线性数量的崩溃故障具有弹性的共识算法都需要在$n$节点网络中对自适应对手进行$\tilde Ω(\sqrt{n})$轮次，受此启发，我们考虑一个后期自适应对手，他在前一轮开始时完全了解网络状态，并且具有无限的计算能力，但是不注意节点的当前状态。我们的主要贡献是随机分布式算法，实现几乎无处不在的共识w. h. p.对后期的自适应对手谁可以阻止$εn$节点在每一轮，一个小常数$ε>0$。我们的第一个协议实现了二元和多元共识，第二个协议实现了多值共识。我们的两个算法都成功地在$O(\log n)$轮具有很高的概率，从而显示出指数差距，上述下界强自适应崩溃失败的对手，这可以加强$Ω(n)$时，允许对手阻止节点，而不是永久崩溃。在我们的算法中，每个节点在每个通信回合中只接触（摊销）恒定数量的对等体。我们表明，我们的算法是最佳的常数（分别。次对数）因子，通过证明每个几乎处处一致性协议在最坏情况下进行$Ω(\log_d n)$轮，其中$d$是每轮中每个节点发起的通信请求数量的上限。我们补充我们的理论结果与实验评估的第一个协议，揭示了短的收敛时间。
2018-05-02 cs.DC
An Improved Approximate Consensus Algorithm in the Presence of Mobile Faults
本文探讨了在同步点对点网络中达成近似一致的问题，其中每对节点都能够直接可靠地相互通信。我们考虑Garay '94提出的移动拜占庭故障模型-在该模型中，无所不知的对手可以在每一轮中损坏多达$f$节点，并且在每一轮开始时，故障可能在系统中“移动”（即，不同的节点集合可能在不同的轮中变得有故障）。Bonomi等人最近的工作'16提出了一种简单的迭代近似共识算法，其至少需要$4f+1$节点。本文提出了一种新的技术，使用“忏悔”（一种机制，允许其他人忽略过去的行为）和可靠的广播的变体，以提高容错水平。特别是，我们提出了一个近似的共识算法，只需要$\lceil 7f/2\rceil + 1$节点，一个$\lfloor f/2 \rfloor$改进的国家的最先进的算法。此外，我们还表明，该算法是最佳的一个家庭内的轮为基础的算法。
2017-07-24 cs.DC
Sky: Opinion Dynamics Based Consensus for P2P Network with Trust Relationships
由于Sybil攻击的存在，传统的Byzantine共识机制无法在P2P网络中正常工作，而目前流行的Sybil证明共识机制仍然无法抵抗计算能力强大的攻击者。针对具有信任关系的P2P网络，提出了基于意见动态的共识模型，包括天空框架和天空模型。在Sky框架下，观点动力学可以应用于P2P网络中的共识，这种共识是通过信任关系实现的Sybil-proof，来自每个节点与其直接联系人的局部交互，而不需要拓扑结构、全局信息甚至网络样本。与已有的MR、voter和Sznajd等模型相比，天空模型具有更好的收敛性能，并分析和证明了天空模型的容错性能下限。仿真结果表明，在收敛度大于0.5的初始配置下，该方法可以容忍至少13%的随机节点或2%的最有影响力节点的失效，而超过96%的正确节点在70秒内仍能做出正确的决策。与基于计算能力的共识相比，我们的方法可以通过不跟随它们来抵抗任何错误或恶意节点。据我们所知，这是第一个工作，把意见动态P2P网络的共识。
2017-02-26 cs.DC
Exact Byzantine Consensus Under Local-Broadcast Model
本文考虑了在本地广播通信模型下同步系统中实现精确拜占庭共识的问题。节点之间通过消息传递进行通信。通信网络被建模为无向图，每个顶点代表系统中的一个节点。在本地广播通信模型下，当任何节点发送消息时，其通信图中的所有邻居都可靠地接收消息。这种通信模型是由无线网络驱动的。在这项工作中，我们提出了必要和充分条件的基础通信图，以实现精确的拜占庭共识下的本地广播通信模型。
2018-11-21 cs.DC
CloudChain: A Cloud Blockchain Using Shared Memory Consensus and RDMA
区块链技术可以在不信任的各方之间实现安全的计算环境。许可区块链特别受到公司，企业和政府机构的启发，因为它们具有效率，可定制性和治理友好的特性。显然，区块链和云计算的无缝融合可以极大地受益于许可区块链;然而，大多数在云上实现的区块链最初是为松散耦合的网络设计的，其中节点异步通信，未能利用云服务器的紧密耦合特性。在本文中，我们提出了一个创新的面向云的区块链- CloudChain，它是一个模块化的三层系统，由网络层，共识层和区块链层组成。CloudChain基于共享内存模型，其中节点通过直接内存访问进行同步通信。我们使用远程直接内存访问技术实现了共享内存模型，并在此基础上提出了一种共享内存共识算法，以确保持久性和活性这两个关键的区块链安全属性对抗拜占庭节点。在基于RoCEv 2的测试平台上实现了CloudChain原型系统，通过实验验证了CloudChain的可行性和高效性。
2021-06-08 cs.DC
Tight bounds on the convergence rate of generalized ratio consensus algorithms
本文讨论的问题是由Kempe，Dobra和Gehrke（2003）以推和算法的简单形式引入的一般比率共识算法，后来由Bénézit等人扩展。我们考虑一个通信协议所描述的一个严格平稳的，遍历的，顺序原始序列的非负矩阵，迭代地应用到一对固定的初始向量，其中的组件被称为值和权重定义在网络的节点。比率一致性问题的主题是研究每个节点的值和权重的比率的渐近性质，期望所有节点都收敛到相同的极限。本文的主要结果提供了给定随机矩阵序列的几乎必然指数收敛的速度的上界。将表明这些上界是尖锐的。我们的结果补充了Picci和Taylor（2013）以及Iutzeler，Ciblat和Hachem（2013）的先前结果。
2020-05-15 cs.DC math.PR
Recoverable Consensus in Shared Memory
Herlihy的共识层次结构对各种同步原语的能力进行了排名，以解决异步进程通过共享内存进行通信并因停机而失败的模型中的共识。本文重新访问的共识层次结构中的崩溃恢复失败的模型，其中规范的共识，称为\emph{recoverable consensus}在本文中，被削弱允许非终止执行时，一个进程失败无限频繁。考虑了该模型的两种变型：独立失效和同时失效（即，全系统故障。在这个模型中证明了几个结果：（i）我们证明了任何原语在Herlihy的层次结构的第二级保持在第二级，如果同时崩溃恢复失败。这是通过将任何2进程常规共识算法（的一个实例）变换为2进程可恢复的共识算法来实现的。(ii)对于任何$n > 1$和$f > 0$，我们展示了如何使用任何常规$n$ -进程共识算法和$Θ(f + n)$读/写寄存器的$f+1$实例来解决崩溃恢复故障独立时的$n$ -进程可恢复共识，假设每次执行包含至多$f$此类故障。(iii)接下来，我们证明了任何$f > 0$，任何2进程可恢复的共识算法，使用TAS和读/写寄存器需要至少$f+1$ TAS对象，假设故障恢复故障是独立的，每次执行包含最多$f$这样的故障。(iv)最后，我们推广和加强（iii）通过证明，任何通用的建设$n$ -过程可恢复的共识，从一个类型$T$的共识数$n$和读/写寄存器需要至少$f+1$基本对象的类型$T$在执行高达$f$失败。
2018-05-09 cs.DC
Analysis of Distributed ADMM Algorithm for Consensus Optimization in Presence of Node Error
交替方向乘子法（ADMM）是一种常用的凸优化算法，可用于求解分布式一致性优化问题。在这种情况下，代理在本地估计优化问题的最优解，并通过连接的网络与邻居交换消息。分布式算法在实践中通常暴露于不同类型的错误，例如，这是由于量化或通信噪声或损失。在这里，我们专注于分析分布式ADMM的共识优化的收敛性存在的附加随机节点误差，在这种情况下，节点通信的噪声版本的最新估计的解决方案，他们的邻居在每次迭代。当局部目标函数为强凸函数且具有Lipschitz连续梯度时，给出了算法稳态误差的上下界.此外，我们还证明了，当局部目标函数是凸的和加性节点误差是有界的，噪声ADMM的一致性优化的估计误差也是有界的。数值结果表明，所提出的分析的有效性和阐明的作用，系统和网络参数的性能。
2019-01-08 cs.DC eess.SP
Exact Byzantine Consensus on Undirected Graphs under Local Broadcast Model
本文考虑了二进制输入节点的拜占庭共识问题。这些节点通过一个表示为无向图的网络相互连接，并且假设系统是同步的。在经典的点对点通信模型下，众所周知[7]，以下两个条件是在存在多达$f$个拜占庭故障节点的情况下在$n$节点之间实现拜占庭共识的必要和充分条件：$n \ge 3f+1$和顶点连通性至少为$2f+1$。在经典的点对点通信模型中，有故障的节点有可能含糊其辞，即，向不同的邻居发送冲突的信息。这种模棱两可是可能的，因为一个节点发送给它的一个邻居的消息不会被其他邻居听到。本文考虑了本地广播模型。与点对点通信模型相反，在本地广播模型中，由节点发送的消息被其所有邻居相同地接收。因此，在本地广播模型下，节点发送冲突信息的尝试可以被其邻居检测到。在此模型下，我们证明了以下两个条件是拜占庭共识的充分必要条件：顶点连通度至少为$\lfloor 3f/2 \rfloor + 1$，最小节点度至少为$2f$ .可以看到，与点对点通信模型相比，本地广播模型对连接性和节点数量$n$的要求更低。我们将上述结果扩展到一个混合模型，该模型允许一些拜占庭故障节点模棱两可。该混合模型弥合了点对点和本地广播模型之间的差距，并有助于精确地描述模糊性和网络要求之间的权衡。
2019-05-27 cs.DC
WOC: Dual-Path Weighted Object Consensus Made Efficient
Concordia University（康科迪亚大学）
WOC是一种双路径共识协议，通过动态路由操作至不同路径，提升吞吐量并兼顾节点异质性和工作负载独立性。
2025-12-23 cs.DC
Consensus of Multi-Agent Networks in the Presence of Adversaries Using Only Local Information
Vanderbilt University（范德堡大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
针对存在恶意节点的大规模动态网络，提出仅依赖局部信息的弹性一致性协议，并给出基于网络鲁棒性的正常节点达成一致的充要条件。
2012-06-20 cs.DC cs.SY eess.SY
Positive Aging Admits Fast Asynchronous Plurality Consensus
我们研究了$n$节点之间的分布式多个共识，每个节点最初持有$k$意见之一。目标是最终就最初的主导意见达成一致。我们考虑一个异步通信模型，其中每个节点都配备了一个随机时钟。每当一个节点的时钟滴答作响时，它可以打开与恒定数量的其他节点的通信信道，这些节点是随机均匀选择的，或者是从前面步骤中获得的恒定多个地址的列表中选择的。用于建立通信信道的滴答速率和延迟（信道延迟）遵循某种概率分布。一旦建立了信道，就可以立即执行节点之间的通信。我们考虑具有恒定平均值和所谓的正老化特性的滴答声和通道延迟之间的等待时间的分布。在这种设置中，异步多数共识是快速的：如果最大和第二大意见之间的初始偏差至少是$\sqrt{n}\log n$，那么在$O(\log\log_αk\cdot\log k+\log\log n)$时间之后，除了$1/ \text{polylog } n$部分节点之外的所有节点都具有初始多数意见。这里，$α$表示最大和第二大意见之间的初始比率。在附加的$O(\log n)$步骤之后，所有节点具有相同的意见w.h.p.，这个结果是紧密的。如果另外的分布满足一定的密度属性，这是常见的在许多知名的分布，我们表明，共识是在$O(\log \log_αk + \log \log n)$的时间，但$n/\text{polylog } n$节点，WP。这意味着，对于一个大范围的初始配置部分共识可以达到显…
2020-07-16 cs.DC
A Discrete-time Reputation-based Resilient Consensus Algorithm for Synchronous or Asynchronous Communications
我们解决的问题，一组代理实现弹性的共识，在攻击代理的存在。我们提出了一个离散时间的基于信誉的共识算法，同步和异步网络开发的本地策略，在每一个时间，每个代理分配一个信誉（0和1之间），每个邻居。然后，在更新其状态时，使用信誉来权衡邻居的值。在温和的假设下，我们证明了：（i）所提出的方法以指数方式收敛于常规代理的共识;（ii）如果常规代理将邻居识别为受攻击节点，那么它确实是受攻击节点;（iii）如果正常节点的一致性值与任何被攻击节点的一致性值不同，则常规代理分配给受攻击邻居的信誉变为零。此外，我们扩展我们的方法，以实现弹性的情况下，有噪声节点，动态网络和随机节点选择。最后，我们用几个例子来说明我们的算法，我们描绘了一些攻击的情况下，可以处理当前的建议，但不是由国家的最先进的方法。
2021-07-01 cs.DC cs.MA cs.SY
Read-Write Memory and k-Set Consensus as an Affine Task
无等待读写存储器模型的特征在于迭代的\emph{Immediate Snapshot}（IS）任务。IS任务是\emph{affine} -它可以被定义为标准色细分的单形（子）集。已知\emph{Weak Symmetry Breaking}（WSB）的任务不能被表示为仿射任务。在本文中，我们强调的现象，一个“自然”的模型，可以捕获的迭代仿射任务，因此，由一个子集运行的迭代立即快照模型。我们表明，读写内存模型，其中，另外，$k$ -集共识对象可以使用的是，不像WSB，“自然”提出相应的简单的仿射任务捕获的一个子集的$2$轮IS运行。我们的研究结果意味着第一个组合特征的模型配备了抽象的读写内存，适用于通用的任务。
2016-10-05 cs.DC
Byzantine Consensus under Local Broadcast Model: Tight Sufficient Condition
在这项工作中，我们考虑拜占庭共识下的本地广播模型的无向通信图。在经典的点对点通信模型中，在$G$的边缘$uv$上的两个节点$u, v$之间交换的消息是私有的。这使得一个有故障的节点可以向不同的邻居发送相互冲突的信息，这种特性称为模糊性。相反，在这里考虑的本地广播通信模型中，由节点$u$发送的消息被其所有邻居相同地接收。这种对广播消息的限制即使对于故障节点也提供了非模糊性。在先前的结果[10，11]中，表明在本地广播模型中，通信图必须是$(\lfloor 3f/2 \rfloor +1)$ -连接的，并且具有至少$2f$的度以实现拜占庭共识。在这项工作中，我们表明，这个网络条件是紧的。
2019-01-15 cs.DC
Robustness and efficiency of leaderless probabilistic consensus protocols within Byzantine infrastructures
研究了噪声拜占庭网络中具有低计算复杂性的无领导二进制多数一致性协议.使用计算机模拟，我们表明，显式随机化的共识协议可以显着增加对故障和恶意节点的鲁棒性。我们确定了各种拜占庭攻击策略的最佳数量的随机性在不同类型的网络拓扑结构。
2019-11-20 cs.DC math.PR
Security Analysis of Ripple Consensus
Ripple网络是最著名的区块链平台之一，其原生XRP代币目前拥有最高的加密货币市值之一。Ripple共识协议为该网络提供动力，通常被认为是拜占庭容错协议，可以在存在错误或恶意节点的情况下达成共识。与传统的拜占庭协议不同，Ripple共识中没有所有参与节点的全局知识;相反，每个节点声明一个它信任的其他节点的列表，并从这些节点中考虑投票。先前的工作已经引起了人们对共识协议在Ripple最初陈述的一般假设下的活性和安全性的担忧，目前文献中对其工作原理和属性没有适当的理解。本文填补了这一空白，并作出了两个贡献。它首先提供了一个详细的，抽象的协议描述，这已经从源代码派生。其次，本文指出，抽象协议可能违反安全性和活性在几个简单的执行在相对良性的网络假设。
2020-11-30 cs.CR cs.DC
Iterative Approximate Consensus in the presence of Byzantine Link Failures
本文探讨了在同步点对点网络中达成近似共识的问题，其中底层通信图的每个有向链路表示一对节点之间的通信信道。我们采用瞬时拜占庭链路故障模型[15，16]，其中无所不知的对手控制有向通信链路的子集，但假设节点是无故障的。最近的工作已经解决了在具有Byzantine节点的不完全图中达到近似consen- sus的问题，该问题使用了一类受限的迭代算法，该迭代算法在迭代中仅保持少量的内存[22，21，23，12]。然而，据我们所知，我们是第一个考虑近似的共识，在拜占庭的链接存在。我们扩展了我们过去的工作，提供了图的精确表征，其中存在拜占庭节点故障的迭代近似一致性问题是可解的[22，21]。特别地，我们证明了在瞬时Byzantine链路模型下，迭代近似共识算法存在的一个关于底层通信图的紧的充分必要条件.该条件回答了[16]中所述的开放问题（部分）。
2014-01-26 cs.DC
Monadring: A lightweight consensus protocol to offer Validation-as-a-Service to AVS nodes
受IBM令牌环网络启发，提出轻量级共识协议Monadring，通过构建子网并引入VRF节点轮换与FHE盲投票机制，在保障安全性的同时降低了大型区块链的计算成本。
2024-08-28 cs.DC
SENATE: A Permissionless Byzantine Consensus Protocol in Wireless Networks
区块链技术通过采用工作量证明（PoW）或其变体，在开放（无许可）去中心化共识方面取得了巨大成功，未经授权的节点无法在其计算能力之外对共识产生不成比例的影响。然而，基于PoW的系统会导致高延迟和低吞吐量，使得它们在处理实时应用时效率低下。另一方面，拜占庭容错（BFT）共识算法具有更好的延迟和吞吐量性能已被采用在封闭（许可）设置，以避免Sybil攻击。在本文中，我们提出了Sybil-proof wirelEss网络coordinAte基于byzanTine consEnsus（SENATE），这是基于传统的BFT共识框架，但工作在开放系统的无线设备，故障节点可能会发动Sybil攻击。正如在立法机构中的参议院中，每个州（区）的参议员配额是恒定的，而与州的人口无关，SENATE中的“参议员”是基于它们的无线网络坐标（WNC）从参与的分布式节点中选择的，其中WNC空间中的每个区具有固定数量的节点。当选的参议员随后参与随后的共识达成过程，并广播结果。因此，SENATE是对Sybil攻击的证明，因为故障节点的别名可能在WNC空间中相邻，因此无法被选出。
2018-03-23 cs.CR cs.CY cs.DC
Reaching Approximate Byzantine Consensus with Multi-hop Communication
我们解决的问题，达成共识，在拜占庭故障的存在。特别是，我们有兴趣研究的影响，消息中继网络连接的正确的迭代近似拜占庭共识算法存在。该网络是由一个简单的有向图建模。我们假设一个节点可以通过路由上的中间节点转发将消息发送到距离$l$跳数的另一个节点，其中$l\in \mathbb{N}$是自然数。我们刻画了网络结构的必要和充分拓扑条件。我们发现的紧条件与$l=1$的紧条件一致，其中只允许本地通信，并且对于$l>1$严格较弱。令$l^*$表示给定网络中最长路径的长度。对于$l\ge l^*$和无向图，我们的条件成立当且仅当$n\ge 3f+1$和给定图的节点连通性至少是$2f+1$，其中$n$是节点的总数，$f$是拜占庭节点的最大数量;对于$l\ge l^*$和有向图，我们的条件等价于精确拜占庭共识的紧条件。我们的充分性是通过构建一个正确的算法，其中的修剪函数是建立在调查新引入的最小消息覆盖属性。所提出的修剪函数也适用于多图。
2015-04-15 cs.DC
Tight Analysis for the 3-Majority Consensus Dynamics
我们对稳定共识的充分研究的随机3多数动态进行了严格分析，从而回答了Becchetti等人的主要开放问题。[SODA'16]。考虑n个节点的分布式系统，每个节点最初持有{1，2，.，k}。系统应该收敛到所有（未损坏的）节点都持有相同意见的设置。这个一致意见应该是\emph{valid}，这意味着它应该在最初支持的意见中，并且即使在存在恶意对手的情况下也应该发生（快速）收敛，恶意对手可以在每轮中破坏有限数量的节点，特别是修改它们的意见。针对这个问题的一个研究得很好的分布式算法是3-majority dynamics，它的工作原理如下：每一轮，每个节点收集三个意见-比如说通过随机抽取自己的和其他两个节点-然后它将自己的意见设置为等于这个集合的大多数;关系被任意打破，例如，节点自己的观点。Becchetti等人[SODA'16]表明，即使在有限对手存在的情况下，3-多数动态在O（（k^2 \sqrt{\log n} + k \log n）（k+ \log n））轮中收敛到共识。我们证明，即使有一个更强的对手，收敛发生在O（k \log n）轮。这个界限是最优的。
2017-05-16 cs.DC cs.DM
HadAgent: Harness-Aware Decentralized Agentic AI Serving with Proof-of-Inference Blockchain Consensus
Kean University（基恩大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）；DefinanceX
HadAgent通过引入证明-推理共识机制，替代传统工作量证明，实现去中心化代理AI服务，提升验证效率与安全性，实验显示高检测率与低误报率。
2026-04-15 cs.CR cs.DC cs.ET
On the Limits of Consensus under Dynamic Availability and Reconfiguration
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；a16z Crypto Research（a16z 加密研究）
本文研究动态可用性与重配置（DAR模型）下的共识极限，推导纯DAR模型中实现共识的必要且充分对抗条件，并引入经权益证明区块链验证的额外特征以简化高效的启动组件。
2026-08-13 cs.CR cs.DC
A Solution to Fastest Distributed Consensus Problem for Generic Star & K-cored Star Networks
分布式平均一致性是分散计算算法中的主要机制。在分布式平均共识算法中，每个节点都有一个初始状态，目标是计算每个节点的初始状态的平均值。为了完成这一任务，每个节点通过使用相邻节点之间的本地通信，通过其自身和邻居的状态的加权平均来更新其状态。在拓扑结构固定的网络中，分布式平均共识算法的收敛速度取决于权值的选择。研究了分布式平均共识算法中的权值优化问题。这里考虑的网络拓扑是一个星形网络，其中分支具有不同的长度。根据网络的拓扑参数，给出了最优权值和算法收敛速度的闭式公式。此外，一般的K-核心星形拓扑结构已被引入作为一种替代的星形拓扑结构。与星型拓扑相比，引入的拓扑具有更快的收敛速度。仿真结果表明，与其他常用的加权方法相比，最优加权方法具有更好的性能。
2012-01-21 cs.DC cs.IT math.IT
Two-Fold Byzantine Fault Tolerance Algorithm: Byzantine Consensus in Blockchain
针对区块链中拜占庭故障检测受故障节点数量限制的问题，提出一种受社会范式启发的双重拜占庭容错算法，通过受信任且完全受监控的通信子过程检测拜占庭节点，检测概率超过95%。
2025-04-22 cs.DC cs.NI
Convergence Time of Quantized Metropolis Consensus Over Time-Varying Networks
研究在时间变化无向连通图上实现量化共识问题，提出具有快速收敛时间的协议，证明在时间变化网络中使用泊松过程激活边时，收敛时间至共识点集为O(n² log²n)。
2016-02-02 cs.DC cs.MA cs.SY
Exact Byzantine Consensus in Directed Graphs
考虑由有向链路连接的n个节点的同步点对点网络，其中每个节点具有二进制输入。本文证明了一个严格的必要和充分条件的基础通信拓扑结构，实现拜占庭共识，这些节点之间的存在高达f拜占庭故障。我们推导出一个必要条件，然后我们提供了一个建设性的充分性证明，提出了一个拜占庭共识算法的有向图，满足必要条件。以前的工作已经开发了类似的必要和充分条件，无向图。已知对于无向图，以下两个条件是必要的和充分的[8，2，6]：（i）n？3f + 1，以及（ii）网络连接性大于2f。然而，这些条件不足以完全刻画有向图中的拜占庭共识。
2014-02-19 cs.DC
Fault-tolerant Consensus in Anonymous Dynamic Network
本文研究匿名动态网络中的共识可行性，提出(T,D)-dynaDegree稳定性条件，并给出崩溃容错和拜占庭容错近似共识的紧确必要充分条件。
2024-05-05 cs.DC
AICons: An AI-Enabled Consensus Algorithm Driven by Energy Preservation and Fairness
本文提出AI赋能的共识算法AICons，通过聚合所有节点的本地ML模型减少能源浪费，并利用基于Shapley值的效用函数从模型准确率、能耗和带宽三方面公平评估节点贡献，实验表明其在公平性、可扩展性和盈利能力上优于现有方案。
2023-04-17 cs.DC
HL-DPoS: An Enhanced Anti-Long-Range Attack DPoS Algorithm
针对DPoS共识算法的中心化和长程攻击问题，提出HL-DPoS算法，通过节点分片和基于最长链的验证方法提升安全性，实验证明其性能更优。
2023-10-24 cs.DC
Certifying Safety when Implementing Consensus
确保分布式系统实现的正确性仍然是一个具有挑战性的和很大程度上未解决的问题。在本文中，我们提出了一个协议，可以用来证明共识实现的安全性。我们提出的协议是有效的，无论是在发送的额外的消息的数量和它们的大小，并被设计为正确地运行在$n-1$节点失败的$n$节点分布式系统（假设故障停止故障）的存在。我们还评论如何我们的建设可能被推广到证明其他协议和不变量。
2019-03-08 cs.DC cs.PL
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
Stabilizing Consensus with Many Opinions
我们考虑以下分布式共识问题：在一个完整的通信网络中的每个节点的大小$n$最初持有一个\emph{opinion}，这是从一个有限的集合$Σ$任意选择。系统必须收敛到一种共识状态，在这种状态下，所有或几乎所有的节点都持有相同的观点。此外，该意见应该是\emph{valid}，即，它应该是系统中最初存在的那些中的一个。即使存在一个自适应的恶意对手，他可以在每一轮中修改有限数量节点的意见，也应该满足这个条件。我们考虑\emph{3-majority dynamics}：在每一轮中，每个节点从三个随机邻居中抽取意见，并将其新意见设置为多数意见（关系被任意打破）。让PDMATHAMR是有效意见的数量。我们表明，如果$k \leqslant n^α$，其中$α$是一个合适的正常数，3-多数动态收敛在时间多项式中$k$和$\log n$具有很高的概率，即使在存在的对手谁可以影响到$o(\sqrt{n})$节点在每一轮。以前，3-多数协议的收敛仅针对$|Σ| = 2$已知，其参数对对抗性错误具有鲁棒性。另一方面，对于$|Σ| > 2$来说，没有一个匿名的、统一的、对对抗性错误鲁棒的流言协议。
2015-08-27 cs.DC
Byzantine Consensus in Directed Hypergraphs
拜占庭共识是分布式计算中的一个经典问题。同步系统中的每个节点都以二进制输入开始。我们的目标是在拜占庭故障节点的存在下达成协议。我们认为节点之间的通信是通过有向超图建模的设置。在经典的点对点通信模型中，节点之间的通信被建模为一个简单的图，其中在边缘上发送的所有消息在边缘的两个端点之间都是私有的。这允许有故障的节点模棱两可，即，对不同的邻居撒谎也不同在文献中已经提出了不同的模型，削弱模棱两可。在本地广播模型中，由节点发送的每个消息都被其所有邻居相同且正确地接收。在超图模型中，由超边上的节点发送的每个消息都被超边上的所有节点相同且正确地接收。对于无向（超）图的三种情况，紧网络条件是已知的。对于定向模型，已知点到点和本地广播模型的紧条件。在这项工作中，我们考虑的有向超图模型，包括所有上述模型。每个有向超边缘由单个头（发送者）和至少一个尾（接收者）组成，这模拟了本地多播信道，其中由发送者发送的消息被超边缘中的所有接收者相同地接收。对于这个模型，我们确定了达成共识的紧密网络条件。我们观察有向超图模型如何在特定条件下还原为上述三个模型中的每一个。在每种情况下，我们将网络条件与相应的已知紧条件联系起来。有向超图模型还包括其他感兴趣的实用网络模型，这些模型以前没有被探索过，如本文所述。
2021-09-02 cs.DC
