HYDRA: Breaking the Global Ordering Barrier in Multi-BFT Consensus
University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);University of California, Davis(加州大学戴维斯分校);City University of Hong Kong(香港城市大学);Southern University of Science and Technology(南方科技大学)
HYDRA通过消除全局排序,实现了多BFT共识的高可扩展性和正确性,优于现有协议。
2026-01-25 cs.DC
On the Byzantine-Fault-Tolerant Consensus for Blockchain among Connected Vehicles
在共识过程中能否保证拜占庭容错(Byzantine fault tolerance,BFT)是区块链系统的关键问题。当车辆保持移动时,互联车辆(CV)能否实现BFT共识?本文试图回答这一基本问题。它侧重于描述流动性对简历中BFT共识性能的影响。
2021-12-25 cs.DC
A lightweight BFT consensus protocol for blockchains
我们提出了一个通用的共识框架,可以轻松地将可定制的拜占庭容错共识算法引入现有的(委托)权益证明区块链。我们证明了协议的安全性的假设下,少于1/3的验证者是拜占庭。该框架还允许共识参与者选择主观决策阈值,以便即使在拜占庭验证器的比例较大的情况下也能获得安全性。此外,如果少于1/3的验证器崩溃,则显示协议的活性。在此基础上,我们提出了一种基于Lisk生态系统的拜占庭容错共识算法Lisk-BFT。Lisk-BFT集成了现有的区块提议机制,只需要在区块中添加两个整数,并且不需要额外的消息。该协议很简单,如果少于1/3的验证器是拜占庭的,则在静态验证器的情况下提供安全性。对于动态变化的验证者的情况下,我们证明了协议的安全性,假设拜占庭验证者的数量和诚实的验证者的数量,可以改变一次的界限。我们进一步证明了Lisk-BFT协议的活性小于1/3的崩溃验证器。
2021-05-04 cs.DC
The Istanbul BFT Consensus Algorithm
本文介绍了IBFT,一种简单而优雅的拜占庭容错共识算法,用于在\emph{Quorum}区块链中实现状态机复制。IBFT假设了一个部分同步的通信模型,其中安全性不依赖于任何时间假设,只有活跃性取决于同步的时间。该算法是确定性的,基于领导者的,并且最佳弹性容忍$f$故障过程出$n$,其中$n \geq 3f+1$。在良好的通信期间,IBFT在三个消息延迟中实现终止,并且具有$O(n^2)$总通信复杂性。
2020-05-19 cs.DC
Window Based BFT Blockchain Consensus
不仅在科学界,而且在商业界,对区块链技术的兴趣也在激增。工作量证明(PoW)和拜占庭容错(BFT)是区块链共识层中使用的两类主要共识协议。PoW具有高度可扩展性,但速度非常慢,约为7(事务/秒)。基于BFT的协议是高效的,但其可扩展性仅限于数十个节点。BFT限制的主要原因之一是用于需要$n \times n$广播的$n$节点的基于BFT的协议的二次$O(n^2)$通信复杂性。在本文中,我们提出了{ \em Musch}协议,这是BFT为基础,并提供了通信复杂性度$O(f n + n)$的$f$故障和$n$节点,其中$f < n/3$,而不损害延迟。因此,性能调整到$f$,使得对于恒定的$f$,通信复杂性是线性的。Musch通过引入指数增加节点窗口的概念来实现这一点,而不是向所有节点广播。据我们所知,这是第一个基于BFT的区块链协议,它有效地同时解决了故障情况下的通信复杂性和延迟问题。
2019-06-11 cs.DC
HotStuff: BFT Consensus in the Lens of Blockchain
我们提出了HotStuff,一个领导者为基础的拜占庭容错复制协议的部分同步模型。一旦网络通信变得同步,HotStuff就能让正确的领导者以实际(与最大)网络延迟的速度(一种称为响应性的属性)和副本数量线性的通信复杂性来推动协议达成共识。据我们所知,HotStuff是第一个部分同步的BFT复制协议表现出这些组合属性。HotStuff是围绕一个新颖的框架构建的,该框架在经典的BFT基础和区块链之间形成了一座桥梁。它允许在一个公共框架中表达其他已知协议(DLS,PBFT,Tendermint,Casper)和我们的协议。我们在具有100多个副本的网络上部署HotStuff,实现了与BFT-SMaRt相当的吞吐量和延迟,同时在领导者故障转移期间享受线性通信足迹(而BFT-SMaRt是二次的)。
2019-07-23 cs.DC
YAC: BFT Consensus Algorithm for Blockchain
在异步接收事件并受到拜占庭故障影响的去中心化系统中,共识是许多现实应用程序的常见问题。去中心化系统的进步,如分布式账本(即,区块链)技术,只会增加在去中心化系统中找到状态机复制共识的性能和安全解决方案的重要性。YAC是一种实用的分散式共识算法,它解决了经典拜占庭容错共识算法中存在的消息传递效率低和强领导者等问题。该算法是开源的,目前用于为Hyperledger Iroha区块链项目提供拜占庭容错共识。我们提供了安全性和活性的证明,以及实证结果表明,我们的算法可以扩展到几十个验证同行。
2018-09-03 cs.DC
Adapting Workflow Management Systems to BFT Blockchains -- The YAWL Example
区块链技术为信息记录提供了一个可审计和防篡改的分布式存储基础设施。这可以用来支持分布式工作流管理。与比特币和以太坊推广的工作量证明共识相比,基于BFT(拜占庭容错)的区块链订购共识交易可扩展性,以实现共识的即时性和最终性。这使得它们更容易用作分发基础设施,因为应用程序不需要进行调整以处理工作量证明区块链的最终一致性和延迟共识。因此,工作流引擎等应用程序可以很容易地移植到这样的区块链基础设施,以利用其分散的完整性保证和信息分发模型。在本文中,我们描述了如何在基于BFT的区块链基础设施上使用YAWL工作流引擎,以实现跨不同组织的协作工作流。
2020-06-10 cs.DC
Shoal++: High Throughput DAG BFT Can Be Fast!
提出Shoal++,一种新型基于DAG的BFT共识系统,通过降低提交延迟至平均4.5次消息交换,在保持高吞吐量的同时显著减少延迟,解决了传统BFT协议在延迟与吞吐量之间的权衡问题。
2025-03-05 cs.DC
AlphaBlock: An Evaluation Framework for Blockchain Consensus Protocols
共识协议在平衡区块链系统的安全性和效率方面发挥着关键作用。在本文中,我们提出了一个区块链共识协议的评估框架,称为AlphaBlock。在这个框架中,我们比较了拜占庭容错(BFT)共识和中本共识(NC)的整体性能。BFT共识是通过多轮来自绝对多数的法定人数投票达成的,而NC是通过附加块的隐式投票积累可信度来达成的。AlphaBlock结合了Hotstu BFT(HBFT)和权威证明(PoA)的关键概念,作为BFT和NC的案例研究。使用这个框架,我们将HBFT和PoA的吞吐量和延迟与实际网络和区块链配置进行了比较。我们的研究结果表明,在大多数情况下,由于HBFT中没有分叉,HBFT的性能优于PoA。此外,我们还发现了一组AlphaBlock的最优配置,为提高区块链共识算法的性能提供了参考。
2020-07-27 cs.DC
The quest for scaling BFT Consensus through Tree-Based Vote Aggregation
随着人们对区块链的商业兴趣越来越大,许可实现受到了越来越多的关注。不幸的是,现有的BFT共识协议是许可区块链的骨干,要么扩展性差,要么提供有限的吞吐量。这些算法中的大多数需要至少一个进程来接收和验证来自所有其他进程的投票,然后广播结果,这本质上是不可扩展的。一些算法通过使用聚合树来收集和验证投票来避免这个瓶颈。然而,据我们所知,这样的算法提供有限的吞吐量,并迅速降低故障的存在。在本文中,我们提出了\thesystem,第一BFT通信抽象,组织参与者在一棵树中进行可扩展的投票聚合,并在错误的运行,能够终止协议的最佳数量的重新配置($f+1$)。我们精确地定义了哪些聚合树允许最佳的重新配置,并表明,与以前的协议不同,当使用这些配置,\thesystem的规模,以大量的进程和超过HotStuff的吞吐量高达38倍。
2021-03-22 cs.DC
Simple-IT: Practical Low-Latency Signature-Free BFT Consensus
The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);University of Bern(伯尔尼大学);Stellar Development Foundation(Stellar 开发基金会);Aptos Labs(Aptos 实验室)
针对量子计算对现有BFT协议签名方案的威胁,提出Simple-IT无签名共识协议,理论延迟4个消息延迟(乐观路径3个),实验表明其吞吐量和延迟与现有易受量子攻击的协议相当。
2026-10-30 cs.DC
Prefix Consensus For Censorship Resistant BFT
Aptos Labs(Aptos实验室)
本文提出前缀共识机制,通过无领导者、多提议者的方式实现抗审查的BFT共识,承诺诚实提案并在四轮内完成,同时获得最优延迟的分级共识和高效验证共识。
2026-07-20 cs.DC
Scaling Blockchain Consensus via a Robust Shared Mempool
由于区块链,人们对拜占庭容错(BFT)系统的兴趣重新抬头。然而,许可区块链使用的基于领导者的BFT共识协议具有有限的可扩展性和鲁棒性。为了缓解BFT共识中的领导者瓶颈,我们引入了Stratus,一个强大的共享内存池协议,它将事务分发从共识中分离出来。我们的想法是让副本以分布式方式传播事务,并让领导者只提出事务ID。Stratus使用可证明可用广播(PAB)协议来确保引用事务的可用性。我们通过将其与最先进的基于BFT的区块链协议集成来实现和评估Stratus,并在LAN和WAN设置中评估这些协议。我们的研究结果表明,基于Stratus的协议实现高达$5\sim20\times$更多的吞吐量比他们的本地同行在一个网络中有数百个副本。此外,Stratus的性能在存在网络入侵、拜占庭攻击者和不平衡工作负载的情况下会优雅地下降。我们的设计提供了易于使用的API,以便其他遭受领导者瓶颈的BFT系统可以使用Stratus。
2022-09-25 cs.DC
Workflow Management on BFT Blockchains
区块链技术已被提出作为用于各种新颖应用的新基础设施技术。区块链提供了一个不可变的交易记录,当业务参与者不信任彼此时,它们非常有用。它们的分布式特性使它们适合于组织间应用程序。然而,基于工作量证明的区块链在计算上效率低下,并且不能提供最终共识,尽管它们可以很好地扩展到大型网络。相比之下,围绕拜占庭容错(BFT)算法构建的区块链更有效,并提供即时和最终的共识,但不能很好地扩展到大型网络。我们认为,这使得他们非常适合工作流管理应用程序,通常包括不超过几十个参与者,但需要最终的共识。在本文中,我们讨论了架构选项,并提出了一个基于BFT区块链的工作流管理系统(WfMS)的原型实现。
2019-08-26 cs.DC
Multi-Round Visibility: A Post-Consensus Ordering Layer for DAG-Based BFT
RMIT University(皇家墨尔本理工大学);Deakin University(迪肯大学)
针对基于DAG的拜占庭容错协议中排序证据弱化的问题,提出后共识结构排序层MRV,通过重解释已提交DAG作为排序证据基底,在不增加共识路径消息的情况下实现多轮结构可见性,并保持高吞吐量。
2026-05-22 cs.DC
Efficient and Secure Sleepy Model for BFT Consensus
针对动态可用系统中BFT共识难以平衡波动参与下的延迟与安全的问题,提出集成预提交机制与PVSS的BFT协议,可在4Δ网络延迟下抵御1/2恶意节点,提升链稳定性并降低波动场景下的延迟。
2025-09-03 cs.DC
Ladon: High-Performance Multi-BFT Consensus via Dynamic Global Ordering (Extended Version)
提出高性能Multi-BFT协议Ladon,通过动态全局排序区块消除慢实例阻塞,结合秩协调与聚合签名降低开销,在PBFT和HotStuff上实现吞吐量与延迟的显著优化。
2025-03-02 cs.DC
Orthrus: Accelerating Multi-BFT Consensus through Concurrent Partial Ordering of Transactions (Extended Version)
本文提出Multi-BFT协议Orthrus,通过部分排序加速交易确认并为需要严格排序的交易保留全局排序,结合交易划分与托管机制确保一致性与高并发,在广域网实验中延迟最高降低87%。
2025-03-02 cs.DC cs.PF
Asynchronous BFT Consensus Made Wireless
针对异步BFT共识在无线网络中消息复杂度高且缺乏测试平台的问题,提出ConsensusBatcher批处理协议并开源测试平台,使延迟降低48%-59%、吞吐量提升48%-62%。
2025-04-05 cs.CR cs.DC
Committee Configuration Optimization for Parallel Byzantine Consensus in a Trusted Execution Environment
School of Informatics, University of Edinburgh(爱丁堡大学信息学院);University of Leicester(莱斯特大学)
本文提出基于混合整数规划的委员会配置优化模型,旨在提升可信并行BFT协议的交易性能,通过考虑通信延迟和节点故障率,优化委员会配置以降低交易延迟。
2026-06-22 cs.DC
Fast B4B: Fast BFT for Blockchains
低延迟是部分同步拜占庭共识协议的期望属性之一。以前的协议已经通过两个通信步骤实现了共识,或者通过减少协议可以容忍的故障数量的界限($f \leq \frac{n-1}{5}$),或者使用可信执行环境(TEE)等可信硬件。在本文中,我们提出了一种称为快速B4B的协议,该协议在两个通信步骤中实现了共识。快速B4B可以容忍部分BFT共识可以容忍的最大数量的故障($f \leq \frac{n-1}{3}$)。此外,Fast B4B不需要使用任何可信硬件。这一成就的折衷是,在最多$f$次,一些节点可以恢复它们的块。我们表明,这种块的逆转不会损害协议的安全性,但它可能会在视图更改过程中产生少量的额外延迟。
2021-10-11 cs.DC
The Hermes BFT for Blockchains
部分同步的基于BFT的共识协议的性能高度依赖于主节点。网络中的所有参与节点都会被阻塞,直到它们收到来自主节点的建议才能开始共识过程。因此,诚实但松弛的节点(带宽有限)在被选为主节点时会对性能产生不利影响。Hermes降低了协议对主节点的依赖性,在保持较低消息复杂度和延迟的同时,最大限度地减少了由松弛主节点引起的传输延迟。Hermes通过仅对特定类型的拜占庭故障(也称为模棱两可的故障)放松强BFT协议(安全性)保证来实现这些性能改进。有趣的是,我们表明,在赫尔墨斯模棱两可的拜占庭小学是不可能的,昂贵的和无效的。因此,Hermes的安全性与一般BFT共识相当。我们在190个Amazon EC2实例上部署并测试了Hermes。在这些测试中,Hermes的性能与最先进的区块链BFT协议(当网络规模很大时)在没有松弛节点的情况下相当。然而,在存在松弛节点的情况下,Hermes在吞吐量方面比最先进的BFT协议高出4倍以上,在延迟方面高出15倍。
2020-07-01 cs.DC
Towards Improving the Performance of BFT Consensus For Future Permissioned Blockchains
许可型区块链越来越多地在企业用例中被考虑,其中许多不需要地理分布,甚至由于立法而不允许。示例包括全国范围的网络,如Alastria,或使用基于云的平台(如IBM Blockchain Platform)部署的网络。我们预计这些区块链最终将在高带宽和低延迟的现代网络环境中运行,以及服务器中的高级可编程硬件加速器。尽管人们对BFT共识算法重新产生了兴趣,提出了各种针对许可区块链的建议,但相关工作并没有针对快速网络进行优化,也没有纳入硬件加速器-我们认为这样做从长远来看会有回报。为此,我们重新实现了开创性的PBFT算法的方式,使我们能够测量不同的配置的协议。通过这一点,我们探讨了各种常见的优化策略的好处,并表明该协议不太可能饱和超过10 Gbps的网络,而不依赖于专门的基于硬件的卸载。我们讨论了在高速网络环境中降低许可区块链中共识成本的两种具体方法,即卸载到智能物联网和在独立FPGA上实现协议。
2020-07-24 cs.DC
EBFT: Simplifying BFT Consensus Through Egalitarianism
我们提出了平等主义BFT(EBFT),这是一个简单而高性能的BFT共识协议框架,适用于区块链等去中心化系统。EBFT的关键创新是平等的区块生成:节点随机和非交互式地提出包含客户端交易的区块,而不是依赖于领导者。除了BFT协议中的确定性安全和活性保证标准之外,平等主义设计提供了两个新特性:(i)EBFT对针对领导者的攻击具有弹性,例如贿赂和有针对性的DoS攻击,以及(ii)EBFT不需要任何故障转移协议来检测和替换故障领导者。EBFT由三个协议组成:用于同步网络的EBFT-Syn,用于部分同步网络的EBFT-PSyn和基于EBFT的EBFT-Turbo,以实现高性能。我们在AWS上实现EBFT并评估其性能。为了将EBFT与最先进的BFT协议进行比较,我们基于Bamboo构建了EBFT-PSyn,Bamboo是一个用于部分同步BFT协议原型的开源平台。我们在EC2上评估EBFT-PSyn和HotStuff,最多16个节点。评估表明,EBFT-PSyn实现了更好的吞吐量和延迟比HotStuff。为了证明它的简单性和实用性,我们在比特币的Go版本btcd上构建EBFT。我们总共在约920个LoC中实施了EBFT-Syn、EBFT-PSyn和EBFT-Turbo。这表明EBFT可以在现有区块链之上构建,而相对较少的工作。我们评估这些协议的EC2实例与多达256个节点。我们的评估表明,EBFT…
2023-03-13 cs.DC
Dissecting BFT Consensus: In Trusted Components we Trust!
对可靠的多方应用程序的兴趣日益增长,促进了拜占庭容错(BFT)共识协议的广泛采用。现有的BFT协议比Paxos协议需要更多的副本来防止含糊攻击。相反,信任BFT协议试图通过在副本中使用可信组件来最小化此成本。本文有两个贡献。首先,我们分析了现有的信任BFT协议的设计,并发现了三个基本的限制,排除大多数实际部署。其中一些限制是根本性的,而另一些则与当今受信任组件的状态有关。其次,我们介绍了一套新的共识协议,信任,试图回避这些问题。我们表明,我们的EST-Trust协议实现高达185%以上的吞吐量比他们的信任BFT同行。
2022-11-01 cs.CR cs.DB cs.DC
Clownfish: Scaling DAG-based BFT Consensus via Sparse Edges
Tsinghua University(清华大学)
提出Clownfish协议,通过稀疏化DAG中的边来降低通信复杂度,实现可扩展的基于DAG的BFT共识。
2026-06-03 cs.DC
Raptr: Prefix Consensus for Robust High-Performance BFT
本文提出 Raptr,一种结合强鲁棒性与高吞吐量的拜占庭容错状态机复制协议,通过新颖的前缀共识机制融合悲观与乐观数据传播优势,在 100 副本地理分布环境中实现 26 万 TPS 和亚秒延迟,并在故障下优雅降级。
2025-04-29 cs.DC
Asynchronous BFT Asset Transfer: Quasi-Anonymous, Light, and Consensus-Free
本文提出首个在异步拜占庭环境下同时实现准匿名、轻量且无需共识的资产转移系统,通过 agreement proof 对象结合承诺、通用累加器与零知识证明实现。
2025-02-19 cs.DC
Carnot: A highly Scalable and Responsive BFT Consensus protocol
提出Carnot,一种在部分同步模型下运行的响应式领导者BFT共识协议,通过将每个节点的认证器验证和聚合简化为O(log(N)),实现线速操作和即时最终性,可扩展至数十万节点,弥合经典BFT与区块链的差距。
2023-09-01 cs.DC math.PR
Chimera: Protocol-Aware Recovery for Confidential BFT Consensus
Southern University of Science and Technology(南方科技大学);University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);East China Normal University(华东师范大学);Texas A&M University(德克萨斯农工大学);City University of Hong Kong(香港城市大学)
针对TEE机密BFT共识中回滚攻击导致的安全与可用性权衡,提出协议感知恢复框架Chimera,将持久状态按协议属性分类并差异化恢复,在保证安全的同时降低开销。
2026-06-12 cs.DC
FairWave : A Fairness-Aware Asynchronous DAG-BFT Consensus
Independent Researcher
提出FairWave协议,通过双通道设计分离锚点选择与奖励分配,解决异步BFT与PoS结合时的公平性三难问题,实现低基尼系数和抗富者愈富。
2026-06-29 cs.DC
PrestigeBFT: Revolutionizing View Changes in BFT Consensus Algorithms with Reputation Mechanisms
针对被动视图切换盲目轮换领导者的问题,本文提出基于声誉机制的主动 BFT 共识算法 PrestigeBFT,使高声誉正确服务器更易当选,并显著提升正常与故障场景下的吞吐量。
2023-07-16 cs.DC
Scalable and Probabilistic Leaderless BFT Consensus through Metastability
本文介绍了一个家庭的领导拜占庭容错协议,建立在一个亚稳态机制,通过网络子采样。这些协议提供了一个强大的概率安全保证拜占庭对手的存在,而他们的并发和无领导的性质,使他们能够实现高吞吐量和可扩展性。与依赖于工作量证明的区块链不同,它们是静态和绿色的。与传统的共识协议不同,在传统的共识协议中,一个或多个节点通常处理每个决策的总节点数中的线性比特,没有节点处理超过对数比特。它不需要所有参与者的准确知识,并揭示了新的可能的权衡和安全性和活性的改进,以建立共识协议。本文介绍了雪协议族,分析了它的保证,并描述了如何使用它来构建一个互联网规模的电子支付系统,称为雪崩,这是在一个大规模的部署评估的核心。实验表明,该系统可以实现高吞吐量(3400 tps),提供低确认延迟(1.35秒),并与提供类似功能的现有系统相比具有良好的扩展性。对于我们的实现和设置,系统的瓶颈是在交易验证。
2020-08-24 cs.DC
pBeeGees: A Prudent Approach to Certificate-Decoupled BFT Consensus
pBeeGees针对BeeGees算法的安全与活性缺陷,提出回溯、预提交验证和审慎验证机制,在无额外计算开销下首次同时实现流水线BFT中的安全性、活性与证书解耦,并显著降低提交延迟。
2025-09-22 cs.DC
Lemonshark: Asynchronous DAG-BFT With Early Finality
National University of Singapore(新加坡国立大学)
Lemonshark提出一种异步DAG-BFT协议,通过交易层面重构DAG并确定承诺非必要但安全的条件,实现提前最终化,降低延迟达65%。
2026-04-05 cs.DC
Optimizing View Change for Byzantine Fault Tolerance in Parallel Consensus
School of Informatics, University of Edinburgh(爱丁堡大学信息学院)
本文提出基于混合整数规划的视图变更优化模型,通过优化领导者选择和跟随者重新分配,提升并行BFT在高并发和故障情况下的性能。
2026-01-14 cs.DC
Consensus Beyond Thresholds: Generalized Byzantine Quorums Made Live
现有的拜占庭容错(BFT)共识协议只解决阈值故障,其中参与节点彼此独立地失败,每个节点失败的可能性相等,并且协议的保证来自于故障节点数量的简单约束。然而,随着拜占庭共识在区块链和分布式账本中的广泛部署,需要更复杂的信任假设。本文提出了第一个实现BFT共识与广义法定人数。它从实践中激发的一些广义的信任结构开始,并探索有效地指定和实现它们的方法。特别是,它表示的信任假设由一个单调布尔公式(MBF)与阈值算子和单调跨度程序(MSP),一个线性代数模型的计算。HotStuff BFT共识使用这些法定人数系统的实现,以及现有的阈值模型进行了描述和比较。在多达40个副本上运行HotStuff的基准测试表明,MBF规范不会导致显着的速度降低,而MSP表达式由于涉及的计算而显着影响延迟和吞吐量。
2020-08-03 cs.DC
OrbitBFT: Enabling Scalable and Robust BFT Consensus in LEO Constellations
School of Computer Science and Technology, Shandong University(山东大学计算机科学与技术学院);Quancheng Laboratory(泉城实验室)
本文提出OrbitBFT协议,针对低地球轨道星座的动态拓扑和稀疏连接特性,通过分层BFT共识机制提升可扩展性和鲁棒性,优化PBFT和HotStuff以实现线性消息复杂度。
2026-05-01 cs.CR cs.DC
Falcon: Advancing Asynchronous BFT Consensus for Lower Latency and Enhanced Throughput
针对异步BFT共识协议存在的高延迟、延迟不稳定和吞吐量低问题,提出Falcon协议,通过分级广播、非对称二进制协议、部分排序和协议触发器,实现更低延迟和更高吞吐量。
2025-04-17 cs.DC
BBCA-CHAIN: Low Latency, High Throughput BFT Consensus on a DAG
本文提出BBCA-CHAIN,一种基于DAG的部分同步BFT共识协议,通过改进的BCB原语实现无投票延迟的直接提交,兼顾低延迟与高吞吐量。
2024-05-24 cs.DC
Autobahn: Seamless high speed BFT
针对现有部分同步模型下BFT协议无法兼顾良好区间低延迟与波动后平稳恢复的问题,提出结合异步数据传播层与部分同步共识机制的Autobahn协议,消除传统协议滞后效应,同时实现高吞吐量与低延迟。
2025-01-20 cs.DC
Fast and Interactive Byzantine Fault-tolerant Web Services via Session-Based Consensus Decoupling
提出一种两层BFT架构,通过会话感知缓冲层提供低于200ms的即时反馈并定期提交至共识层,在保证安全性的同时使交互速度提升四倍。
2025-07-11 cs.DC
ONLAY: Online Layering for scalable asynchronous BFT system
本文提出了一个新的框架,即\emph{\onlay},可扩展的异步分布式系统。在此框架下,我们提出了一个基于Lachesis协议\cite{lachesis01}的共识协议$L_ϕ$.在$L_ϕ$协议的核心部分,介绍了在无领导的异步有向无环图(DAG)中使用分层算法实现实用的拜占庭容错(pBFT)。此外,我们提出了新的在线分层算法的进化DAG跨节点。我们的新协议通过使用分配的层和具有逻辑时间排序的异步偏序集而不是区块链,在异步pBFT中实现了可确定的可扩展共识。由$L_ϕ$产生的部分排序是灵活的,但在分布式节点系统中是一致的。然后,我们提出了我们的基于分层的共识的正式模型。该模型是广义的,可以应用于抽象的异步基于DAG的分布式系统。
2019-05-13 cs.DC
A Byzantine Fault-Tolerant Consensus Library for Hyperledger Fabric
Hyperledger Fabric是一个企业级许可的分布式账本平台,为广泛的行业用例提供模块化。一个模块化组件是一个可插入的排序服务,它建立对事务顺序的共识,并将它们批处理成块。然而,在撰写本文时,还没有针对Fabric的生产级拜占庭容错(Byzantine Fault-Tolerant,BFT)订购服务,最新版本(v2.1)仅支持崩溃容错(Crash Fault-Tolerant,CFT)。在我们的工作中,我们解决了BFT集成到Fabric中的关键问题,这些问题在之前的所有工作中都没有解决,使它们不适合生产使用。在这项工作中,我们描述了一个BFT订购服务的设计和实施的织物,采用新的BFT共识库。新的库基于BFT-Smart协议,用Go语言编写,是为区块链用例量身定制的,但足够通用,可以满足各种其他用途。我们通过将新的BFT订购服务与Hyperledger Fabric中当前支持的基于Raft的CFT订购服务进行比较来评估新的BFT订购服务。
2021-07-14 cs.CR cs.DC
A Performance Analysis of BFT Consensus for Blockchains
本文提出分析模型,针对崩溃故障研究 Istanbul BFT 和 HotStuff 共识协议在不同网络拓扑下的性能,推导定时器值与参与者等因素对共识时间的影响,并通过仿真验证,为协议建模提供指导。
2024-11-12 cs.DC cs.PF
Partially Synchronous BFT Consensus Made Practical in Wireless Networks
针对部分同步 BFT 共识难以用于动态自组织无线网络的问题,提出支持多种可靠通信模式的 ReduceCatch,并改造 PBFT、Tendermint 和 HotStuff,测试床实验验证其延迟与吞吐量优势。
2024-12-07 cs.CR cs.DC cs.NI
SURFACE: A Practical Blockchain Consensus Algorithm for Real-World Networks
SURFACE代表安全、自适应和相对无分叉的链扩展方法,是一种共识算法,专为现实世界的网络设计,并享有Nakamoto共识和拜占庭容错(BFT)共识的好处。在SURFACE中,每一轮都会随机选出一个委员会来验证和支持提议的新区块。委员会的规模可以根据底层网络进行调整,以使区块链在通信中具有合理的开销。因此,区块链通常可以实现高吞吐量和低延迟的快速概率确认。SURFACE还提供BFT机制,以在极端网络情况下(如大网络分区或受到大规模DDoS攻击)确保账本一致性。
2020-08-14 cs.DC
Shoal: Improving DAG-BFT Latency And Robustness
Shoal 是一个协议无关框架,通过引入领导者声誉和流水线机制增强 Narwhal 类共识,显著降低 DAG-BFT 延迟并提升鲁棒性,实验显示延迟最多降低 40% 至 80%。
2023-07-07 cs.DC
Proof-of-Execution: Reaching Consensus through Fault-Tolerant Speculation
多方数据管理和区块链系统需要参与者之间的数据共享。为了提供弹性和一致的数据共享,事务引擎依赖于拜占庭容错共识(Byzantine FaultTolerant Consensus,BFT),它支持在故障和恶意行为期间进行操作。不幸的是,现有的BFT协议是不适合高吞吐量的应用,由于其高计算成本,高通信成本,高客户端延迟,和/或依赖于双路径和非故障客户端。在本文中,我们提出了证明的执行共识协议(PoE),克服了这些挑战。PoE的核心是无序处理和推测执行,这允许PoE在副本之间达成共识之前执行事务。通过这些技术,PoE可以在正常情况下降低BFT的成本,同时在所有情况下保证客户端的可靠共识。我们设想在高吞吐量多方数据管理和区块链系统中使用PoE。为了验证这一愿景,我们在高效的ResilientDB结构中实现了PoE,并根据几种最先进的BFT协议对PoE进行了广泛的评估。我们的评估表明,PoE实现高达80%的吞吐量比现有的BFT协议在故障的存在。
2021-02-23 cs.DB cs.DC
Breaking Fault Lines: Unifying TEE-Assisted BFT Consensus in Partially Trusted Worlds
University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);SUSTech(南方科技大学);Research Institute of Trustworthy Autonomous Systems of SUSTech(南方科技大学可信自主系统研究院);City University of Hong Kong(香港城市大学);National University of Singapore(新加坡国立大学)
本文提出Raftel,首个面向任意部分TEE部署的HotStuff风格BFT协议,通过双法定人数和TEE领导者快速路径,在WAN中实现625 TPS,优于HotStuff。
2026-11-05 cs.DC
Beluga: Block Synchronization for BFT Consensus Protocols
Mysten Labs;University College London(伦敦大学学院);National University of Singapore(新加坡国立大学);Purdue University(普渡大学)
Beluga提出了一种块同步器机制,用于提升BFT共识协议在高吞吐量下的性能和安全性,通过模块化设计和资源感知策略,在故障和攻击下实现最优延迟和恢复成本。
2026-06-29 cs.CR cs.DC
StairDag: Cross-DAG Validation For Scalable BFT Consensus
本文提出了一种新的一致性协议,即\emph{\stair},用于基于DAG的无信任系统中的快速一致性。在\stair中,我们提出了一种新的方法来创建本地块DAG,即\emph{x-DAG}(交叉DAG),在每个节点上。\emph{\stair}协议基于我们的权益证明StakeDag框架\cite{stakedag},该框架通过权益将参与者区分为用户和验证者。用户和验证器都可以创建和验证事件块。与StakeDag的DAG不同,x-DAG确保每个新块都必须有来自Users和Validators的父块,以实现更高的安全性和活性。我们的协议利用一个验证器池来向新块提供更多的验证能力,以便在无领导者的异步系统中更快地达成共识。此外,我们的框架允许参与者作为观察者/监视器加入,他们可以检索DAG进行后验证,但不参与链上验证。
2019-09-04 cs.CR cs.DC
Leader Rotation Is Not Enough: Scrutinizing Leadership Democracy of Chained BFT Consensus
Research Institute of Trustworthy Autonomous Systems and the Department of Computer Science and Engineering, Southern University of Science and Technology(南方科技大学可信自主系统研究院和计算机科学与工程系);Babylon Labs
本文提出统一框架,通过链质量和审查韧性两个指标,利用马尔可夫决策过程量化分析四种链式BFT协议在攻击下的领导者民主性,发现投票模式等设计可被利用来恶化民主性,并提出定制化改进措施。
2026-06-25 cs.CR cs.DC