Hosting Byzantine Fault Tolerant Services on a Chord Ring
在本文中，我们将展示如何有状态的拜占庭容错服务可以托管在和弦环。提出的策略有四个方面：首先，开发了一种将复制服务状态的维护与环恢复分离的复制方案。其次，使基于环的服务的客户端具有复制意识。第三，一个共识协议的介绍，支持序列化的更新。最后，拜占庭容错复制协议的发展，以确保完整的服务数据托管在环上。
2010-06-17 cs.DC
Robust and Automated Reconfiguration of Byzantine Wide-Area Replication
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
针对拜占庭容错复制中的配置优化漏洞，提出Beware框架，通过过滤伪造延迟报告、计算鲁棒权重分布和机器学习实现拜占庭弹性配置，延迟降低45%。
2026-06-16 cs.CR cs.DC cs.NI
ezBFT: Decentralizing Byzantine Fault-Tolerant State Machine Replication
我们提出ezBFT，一种新的无领导，分布式共识协议能够容忍拜占庭故障。ezBFT的主要目标是最大限度地减少WAN部署中的客户端延迟。它通过以下方式实现这一点：（i）没有指定的主副本，而是使每个副本能够对其从客户端接收的请求进行排序;（ii）在常见情况下仅使用三个通信步骤来排序请求;以及（iii）让客户端积极参与共识过程。此外，ezBFT最大限度地减少了拜占庭副本对整体系统性能的潜在负面影响。我们在TLA+中开发了ezBFT的形式化规范，表明它提供了BFT协议的经典属性，包括一致性，稳定性和活性，并开发了一个实现。我们的实验评估表明，ezBFT将客户端延迟提高了40%，超过了最先进的拜占庭容错协议，包括PBFT，Fab和Zyzzyva。
2019-04-12 cs.DC
Not eXactly Byzantine: Efficient and Resilient TEE-Based State Machine Replication
本文提出基于TEE的状态机复制协议NxBFT，采用异步无领导者图共识和“并非完全拜占庭”模型，在保持高吞吐量的同时实现负载均衡，并通过实验证明其在多副本和高延迟场景下优于MinBFT和Damysus。
2025-07-02 cs.DC
Byzantine-Resilient Distributed Computation via Task Replication and Local Computations
本文针对拜占庭工作节点下的分布式计算问题，提出基于任务复制与最小化本地计算的协议，并给出循环分配的闭式性能结果及通信效率改进方案。
2025-07-21 cs.DC cs.IT math.IT
AWARE: Adaptive Wide-Area Replication for Fast and Resilient Byzantine Consensus
随着即将到来的区块链基础设施，世界范围内的拜占庭共识变得越来越实用和必要。在地理分布的系统中，实现一致性的速度受到副本之间连接的异构延迟的限制。如果部署在广域网上，基于共识的系统将受益于加权复制，这种方法利用额外的副本并为连接良好的副本分配更高的投票权。这使得在仲裁形成中有更多的选择，并且副本可以利用成比例的较小仲裁来推进，从而减少共识延迟。然而，系统需要一种解决方案，以便在网络条件发生变化或发生故障时自主调整其环境。我们提出了自适应广域复制（AWARE），一种机制，提高了地理可扩展性的共识与节点广泛分布在世界各地。本质上，AWARE是一个自动和动态的投票权重调整和领导者定位方案，它支持系统中快速法定人数的出现。它采用了一个可靠的自我监控过程，并提供了一个预测模型，试图最大限度地减少系统的共识延迟。在使用多个AWS EC2区域的实验中，AWARE通过自主找到快速权重配置来动态优化共识延迟，从而使全球各地的客户端观察到延迟增益。
2020-11-03 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
Cross-Chain State Machine Replication
本文考虑了受跨链交换启发的分布式系统模型中的经典状态机复制问题。我们提出了一种新的SMR协议适用于这个模型。每个状态机转换需要$O(n)$消息延迟，其中$n$是活动参与者的数量，其中任何数量都可以是拜占庭的。该协议使用了新颖的路径签名来保持副本的一致性。这种协议设计干净地将应用逻辑与容错分离，提供了一种系统的方法来用更有原则的方法取代复杂的ad-hoc跨链协议。
2022-06-14 cs.CR cs.DC
Efficient Byzantine Fault Tolerance using Trusted Execution Environment: Preventing Equivocation is only the Beginning
随着区块链的快速发展，拜占庭容错协议最近引起了人们的兴趣。为了克服拜占庭容错的理论界限，许多协议试图使用可信执行环境（TEE）来防止歧义，提高性能和可扩展性。然而，由于副本数量的减少导致的仲裁相交假设被打破，这种改进主要是以增加通信复杂性为代价的，这阻止了现有的基于TEE的协议被应用于大规模区块链系统。在本文中，我们提出了TBFT，一个有效的拜占庭容错协议在部分同步设置，它具有O（n）的消息复杂度在正常情况下和视图改变。与以往的协议相比，TBFT使用TEE辅助原语来限制副本的更多类型的恶意行为，而不仅仅是防止歧义，从而降低了客户端和副本的延迟和通信复杂性。此外，我们还引入了轻量级的密码原语，包括一个新的领导选举机制和一个有效的投票消息聚合机制，以提高安全性和性能。通过系统的分析和实验对TBFT进行了评估，结果表明TBFT具有较好的性能和可扩展性。
2021-07-06 cs.DC
On Byzantine Fault Tolerance in Multi-Master Kubernertes Clusters
Docker容器虚拟化技术以其轻量级、高效的特点在云计算环境中得到了广泛的应用。但是，它需要通过协调器进行充分的控制和管理。因此，云提供商正在采用开放访问的Kubernetes平台作为容器化应用程序的标准编排器。为了确保应用程序在Kubernetes中的可用性，后者使用了Raft协议的复制机制。尽管它很简单，但Raft假设机器只有在关机时才会失败。这种故障事件很少是机器故障的唯一原因。事实上，软件错误或恶意攻击可能会导致机器表现出拜占庭（即随机）行为，从而破坏复制协议的准确性和可用性。在本文中，我们提出了一个Kubernetes多主健壮（KmMR）平台来克服这一限制。KmMR基于BFT-SMaRt容错复制协议到Kubernetes环境中的适应和集成。与Raft协议不同，BFT-SMaRt对拜占庭和非拜占庭故障都有抵抗力。实验结果表明，KmMR是能够保证服务的连续性，即使在容忍的故障总数超过。此外，在这种情况下，KmMR平均提供的共识时间比传统平台（具有Raft）短1000倍。最后，我们表明，KmMR产生一个小的额外成本，在资源消耗方面相比，传统的平台。
2020-04-11 cs.DC
SecureSMART: A Security Architecture for BFT Replication Libraries
几个研究项目已经表明，拜占庭容错（BFT）在性能方面是实用的。其他方面的缺陷可能仍然是在现实世界应用程序中更广泛部署的障碍。这些方面之一是超越低级协议的全面安全架构。本文提出了安全体系结构SecureSMART，它提供了动态密钥分配，内部和外部的完整性和机密性措施，以及可用性和访问控制机制。为此，它实现了客户端，节点和外部信任中心之间的安全机制。
2012-04-11 cs.CR cs.DC
ACE: Abstract Consensus Encapsulation for Liveness Boosting of State Machine Replication
随着跨组织易受攻击的拜占庭容错（BFT）系统（所谓的区块链）的出现，提供异步状态机复制（SMR）解决方案不再是一个理论问题。本文介绍了ACE：容错SMR系统软件设计的通用框架。我们首先提出了一个新的基于领导者的视图（LBV）抽象，它将每个视图提供的核心属性封装在一个部分同步的共识算法中，该算法是根据基于领导者的逐视图范式（例如，PBFT和Paxos）。然后，我们组成几个LBV实例，以提高现有SMR解决方案的异步活性。ACE是模型不可知的-它抽象出共识协议可能具有的任何模型假设，例如，过错方的比例和类型。例如，当LBV抽象用被设计为容忍崩溃故障的部分同步共识算法来实例化时，Paxos或Raft，ACE为$n = 2f+1$方产生异步SMR。但是，如果LBV抽象是用拜占庭协议（如PBFT或HotStuff）实例化的，则ACE为$n = 3f+1$方产生异步拜占庭SMR。为了展示ACE的强大功能，我们在C++中实现它，用HotStuff的视图实现实例化LBV抽象-最先进的部分同步拜占庭协议-并将其与不同对抗场景下的基本HotStuff实现进行比较。我们的评估表明，虽然ACE优于HotStuff在乐观，同步，无故障的情况下，ACE在网络攻击和攻击有绝对的优势。
2019-11-24 cs.DC
Interactive Byzantine-Resilient Gradient Coding for General Data Assignments
本研究针对分布式梯度下降中的拜占庭错误问题，提出交互式抗拜占庭梯度编码方案，仅需s+1复制因子即可在s个恶意节点下恢复全梯度，最多s轮交互且通信成本与样本数对数相关。
2024-01-30 cs.DC cs.IT math.IT
A Byzantine Fault-Tolerant Ordering Service for the Hyperledger Fabric Blockchain Platform
Hyperledger Fabric（HLF）是一个灵活的许可区块链平台，专为比特币和其他现有网络所解决的基本数字货币之外的业务应用而设计。HLF的一个关键属性是它的可扩展性，特别是支持用于构建区块链的多个订购服务。尽管如此，1.0版本于2017年初推出，没有实现拜占庭容错（BFT）订购服务。为了克服这一限制，我们在BFT-SMaRt状态机复制/共识库的基础上设计、实现并评估了HLF的BFT订购服务，还实现了广域部署的优化。我们的研究结果表明，使用我们的订购服务的HLF每秒可以实现多达一万笔交易，并在半秒内在区块链中写入交易，即使同行分布在不同的大陆。
2017-09-20 cs.CR cs.DC
Quadratic worst-case message complexity for State Machine Replication in the partial synchrony model
我们考虑的消息复杂性的状态机复制协议处理拜占庭故障的部分同步模型。Dolev和Reischuk的结果给出了消息复杂度的二次下界，但不知道这个下界是否紧，已知最有效的协议给出了最坏情况的消息复杂度$O(n^3)$。我们描述了一个协议，满足Dolev和Reischuk的二次下界，同时也满足其他理想的属性。要指定这些属性，假设我们有$n$副本，其$f$显示拜占庭故障（使用$n\geq 3f+1$）。假设$Δ$是消息延迟的上限，即如果消息在时间$t$发送，则它在时间$ \text{max} \{ t, GST \} +Δ$接收。我们描述了一个确定性的协议，同时实现$O(n^2)$最坏情况下的消息复杂性，乐观的响应性，$O(fΔ)$的时间，以第一次确认后，$GST$和$O(n)$平均消息复杂性。
2022-01-04 cs.DC
Brief Note: Fast Authenticated Byzantine Consensus
拜占庭容错（BFT）状态机复制（SMR）已经研究了30多年。最近，由于其在许可区块链系统中的应用，它受到了更多的关注。一系列研究工作集中于在常见良好情况下改进SMR协议的提交等待时间，包括具有$3$ -轮等待时间和$n\geq 3f+1$的PBFT以及具有$2$ -轮等待时间和$n\geq 5f+1$的Fab。在本文中，我们提出了一个认证协议，解决了$2$轮BFT SMR只有$n\geq 5f-1$副本，这驳斥了最佳弹性要求在Fab中的$2$轮PBFT风格的BFT协议需要$n \geq 5f+1$。对于$f=1$的特殊情况，我们的协议只需要$4$副本，并严格提高PBFT减少一轮的延迟（即使一个备份是错误的）。
2022-04-29 cs.CR cs.DC
In Search for an Optimal Authenticated Byzantine Agreement
在本文中，我们挑战传统的方法状态机复制系统设计确定性协议的最终同步通信模型。我们首先证明，没有这样的协议可以保证有界的通信成本之前的全球稳定时间，并提出了一种不同的方法，希望最好的（同步），但准备最坏的情况（同步）。因此，我们设计了一个乐观的拜占庭协议，首先尝试一个有效的确定性算法，依赖于同步终止，然后，只有当协议没有达成由于dummy，该协议使用一个随机的异步协议的回退，保证终止概率为1。我们正式证明，我们的协议达到最佳的通信复杂性在所有的网络条件和故障情况下。我们首先证明了同步确定性拜占庭协议的$Ω(ft+ t)$的一个下界，其中$t$是失败阈值，$f$是实际的失败次数。然后，我们提出了一个严格的上限，并使用它的乐观协议的同步部分。最后，对于异步回退，我们使用（最佳）VABA协议的变体，我们重新构建它以安全地将其与同步部分结合起来。我们相信，我们的自适应故障同步拜占庭协议有一个独立的利益，因为它是第一个协议，我们知道，其中通信复杂性最佳地取决于实际的失败次数。
2021-08-04 cs.CR 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
Exploring Adaptive Byzantine Quorum Systems to Improve Latency in the WAN
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
本文通过扩展BFT-SMaRt引入模块化法定人数系统抽象，在同一框架内比较多种法定人数构造，利用网络模拟探索其对广域网BFT复制中客户端延迟的影响。
2026-10-01 cs.DC
Dispel: Byzantine SMR with Distributed Pipelining
拜占庭状态机复制（SMR）是一个长期研究的话题，最近随着区块链的出现而受到越来越多的关注，因为公司正试图将其扩展到数百个节点。拜占庭SMR试图通过减少它们顺序运行的共识实例的延迟或通过减少向其他人发送消息的副本数量来增加吞吐量，以减少网络使用。不幸的是，前一种方法使用突发资源，而后者需要CPU密集型认证机制。在本文中，我们提出了一个新的拜占庭SMR称为Dispel（分布式管道），允许任何节点分布式启动新的共识实例，只要他们在本地检测到足够的资源。我们通过将Dispel与其他四个SMR进行比较，评估了Dispel在单个数据中心和三大洲多达380台机器上的性能。在128个节点上，Dispel将HotStuff（集成在Facebook区块链中的拜占庭容错SMR）的速度提高了12倍以上。此外，我们还测试了隔离和相关故障下的Dispel，并表明Dispel分布式设计比HotStuff更强大。最后，我们在一个带有比特币交易的加密货币应用程序中评估了Dispel，并表明SMR不是瓶颈。
2020-06-12 cs.CR cs.DC cs.OS
Clairvoyant State Machine Replication
我们提出了一个新的协议，在异步系统的广义共识问题受到拜占庭服务器故障。该协议解决了一个设置中的共识问题，其中有关事务之间的冲突的信息是可用的（这种信息可以是事务读和写集的形式）。与大多数先前的提议（用于广义或经典共识）不同，该协议使用领导者来排序事务，该协议是无领导者的，并且依赖于非跳过时间戳来进行事务排序。由于没有领导者，协议不需要暂停以进行领导者选举。非跳过时间戳的使用允许服务器在它们知道没有冲突事务可以更早排序时立即提交事务。对于n台服务器，其中f台可能发生故障，该协议要求n > 4f。
2019-05-28 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
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
Reaching Consensus in the Byzantine Empire: A Comprehensive Review of BFT Consensus Algorithms
本文系统综述了拜占庭容错共识算法，通过消息与时间复杂度定性比较、子协议分解及图示说明，分析了各算法的优缺点。
2023-12-05 cs.DC
Trees and Turtles: Modular Abstractions for State Machine Replication Protocols
本研究提出树与海龟两种模块化抽象用于设计状态机复制协议，可构建崩溃容错与拜占庭容错协议，简化推理验证并推动协议创新。
2023-05-06 cs.DC
Mangrove: Fast and Parallelizable State Replication for Blockchains
Mangrove提出为每个智能合约使用独立共识实例的并行状态复制方案，通过并行乐观协议和拜占庭可靠广播，在乐观条件下实现2步通信延迟。
2025-09-08 cs.DC
Proximal Byzantine Consensus
本文提出近端拜占庭共识协议，利用流式计算统计模型决定共识值并给出置信区间，相比向量共识协议具有更低误差、更强抗拜占庭攻击能力和更好的高维可扩展性。
2024-02-19 cs.DC
Automatic Integration of BFT State-Machine Replication into IoT Systems
拜占庭容错（Byzantine fault tolerance，BFT）可以保持IoT系统的可用性和完整性，其中单个组件可能会遭受随机数据损坏或攻击，从而可能使它们暴露于恶意行为。虽然最先进的BFT状态机复制（SMR）库通常是定制的，以适应具有专用客户端-服务器角色的标准请求-响应交互模型，但在我们的设计中，我们采用了一个适合物联网的交互模型，该模型假设任意有线物联网组件之间的松散耦合，事件驱动的交互。在本文中，我们探讨了将BFT SMR集成到基于组件的物联网执行环境中的完整过程自动化和简化的可能性。我们的主要目标是为开发人员提供简单性：我们努力将逻辑应用程序架构的规范与将BFT复制机制纳入其中的困难解耦，因此，我们的贡献解决了物联网组件及其副本的自动配置，重新布线和部署，在基于组件的事件驱动的物联网平台中。
2022-07-06 cs.DC
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
Byzantine Accountability Without Consensus: Strong Eventual Consistency for Non-Associative, Stochastic, Robust Aggregation
Independent researcher（独立研究者）
研究如何在无共识情况下实现拜占庭可问责性，提出ACFA方法，通过复制特定集合并进行确定性纯函数聚合。证明相关函数继承强最终一致性，原型通过多项证伪检查，保证了一致性，引入了基于特定条件的稳健性。
2026-07-14 cs.CR cs.DC cs.LG
Permissionless Consensus
本文提出按参与者知识划分的无许可程度层级，刻画区块链共识的能力边界，并证明完全无许可、动态可用和准无许可环境下拜占庭协议、状态机复制及长程攻击的不可能性或可行性结果。
2024-03-03 cs.DC
PISTIS: An Event-Triggered Real-Time Byzantine-Resilient Protocol Suite
社会数字化的加速以及技术的发展扩大了网络物理系统的地理范围。两个主要威胁使得这些系统的可靠和实时的【形】控制具有挑战性：（i）由环境和设备的规模和异质性引起的通信基础设施中的不确定性;以及（ii）恶意地恶化上述通信不确定性的影响的有针对性的攻击，破坏实时的【形】应用的正确性。本文通过展示如何构建分布式协议来解决这些挑战，该协议在概率同步环境中提供实时的【形】实用性能和网络故障和攻击的可扩展性。我们提供了一套实时的【形】拜占庭协议，我们证明是正确的，从一个可靠的广播协议，称为PISTIS，原子广播和共识。该套件简化了强大的分布式和分散式监控和控制应用程序的构建，包括状态机复制。大量的实证模拟展示了PISTIS的鲁棒性、延迟和可扩展性。例如，PISTIS可以承受49个节点的系统中高达50%的消息丢失（和延迟）率，并提供几毫秒量级的有界传递延迟。
2021-03-18 cs.DC
CoBRA: A Universal Strategyproof Confirmation Protocol for Quorum-based Proof-of-Stake Blockchains
TU Wien（维也纳工业大学）；Common Prefix；Mysten Labs；ISTA（奥地利科学技术研究所）
本文研究了基于准群的状态机复制协议在混合模型下的安全性，提出了一种通用策略证明确认协议CoBRA，能够容忍超过1/3的拜占庭节点和1/3的理性节点，同时通过引入最强链规则和交易量限制，确保交易最终性，并通过实证分析验证其在以太坊和Cosmos上的实用性。
2026-06-16 cs.CR cs.DC
BunchBFT: Across-Cluster Consensus Protocol
在本文中，我们提出了BunchBFT拜占庭容错状态机复制的高性能和可扩展性。BunchBFT的核心是一种称为基于集群的方法的新颖设计，该方法将副本划分为副本集群。通过将这种基于集群的方法与跨集群的分层通信、跨集群发送消息的捎带技术以及每个集群的分散式领导者选举相结合，BunchBFT实现了高性能和可扩展性。我们还证明了BunchBFT满足拜占庭共识的基本安全性和活性特性。我们在PaxiBFT框架中实现了BunchBFT的原型，以表明BunchBFT可以将MirBFT的吞吐量提高10倍，具体取决于广域链路上的可用带宽。
2022-05-21 cs.DC
Half a Century of Distributed Byzantine Fault-Tolerant Consensus: Design Principles and Evolutionary Pathways
本文系统梳理了半个世纪以来分布式拜占庭容错共识的历史演进与设计原则，涵盖PBFT、SMR、部分同步/异步协议及DAG共识等关键进展，并展望无线与区块链场景下的未来研究方向。
2025-05-10 cs.DC
Making Reads in BFT State Machine Replication Fast, Linearizable, and Live
实用拜占庭容错（PBFT）是一个开创性的状态机复制协议，实现了在现实环境中的非复制系统的性能相媲美。如此高的性能的一个原因是在协议中引入的一组优化。其中一个优化是只读请求，这是一种特殊类型的客户端请求，避免运行三步协议，并允许副本直接响应，从而将读取延迟从五个通信步骤减少到两个通信步骤。鉴于PBFT的广泛影响，其设计和优化影响了随后的许多BFT协议和系统，例如，BFT-SMaRt.我们第一次表明，20多年前在PBFT中引入的只读请求优化可能会违反其活性。值得注意的是，该问题不仅影响优化的只读操作，还影响标准的、完全有序的操作。我们展示了这个弱点，提出了一个恶意的领导者块正确的客户端的攻击，并提出了两个解决方案，修补协议，使只读操作快速和正确。这两个解决方案在BFT-SMaRt上实现，并在不同的场景下进行了评估，显示了它们在防止已识别攻击方面的有效性。
2021-07-23 cs.DC
Dissecting the Performance of Chained-BFT
许可区块链采用拜占庭容错（BFT）状态机复制（SMR），以就不断增长的线性有序交易日志达成一致。结合数十年来对BFT SMR和区块链（即Chained-BFT或cBFT）的研究，出现了一种新的范式，用于直接构建区块链协议。链式BFT协议具有统一的提议投票机制，而不是多个不同的投票阶段，具有一组投票和提交规则来保证安全性和活性。然而，不同的投票和提交规则在不同的工作负载、网络条件和拜占庭攻击下会对性能产生不同的影响。因此，对拟议的协议进行公平比较是一项挑战，现有工作尚未解决这一问题。我们通过研究一系列cBFT协议来填补这一空白，并采用双管齐下的系统方法。首先，我们提出了一个评估框架，竹，cBFT协议的快速原型，其中包括有用的基准设施。为了验证竹，我们引入了一个分析模型，使用排队论，这也提供了一个背面的信封指导解剖这些协议。我们使用Bamboo构建了多个cBFT协议，我们是第一个公平比较三个代表（即，HotStuff、双链HotStuff和Streamlet）。我们在各种参数和场景下评估了这些协议，包括两种尚未在文献中广泛讨论的拜占庭攻击。我们的发现揭示了有趣的权衡（例如，响应性与分叉弹性）之间的不同cBFT协议及其设计选择，这为开发人员和研究人员提供了对该协议家族的设计和实现的见解。
2021-03-01 cs.CR cs.DC
Optimality and Trade-offs in Fast BFT SMR (Extended Version)
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；a16z Crypto Research（a16z 加密货币研究）；Subzero Labs（Subzero 实验室）
本文针对快速BFT SMR，给出了其所需复制因子的紧上下界，并提出体现复制因子与恢复效率权衡的次优协议，填补了BFT场景下快速SMR研究的不足。
2026-08-21 cs.DC
Chasing the Speed of Light: Low-Latency Planetary-Scale Adaptive Byzantine Consensus
本文提出 Mercury，一种通过双重弹性阈值和紧凑法定人数自主优化拜占庭共识延迟的方法，在保持最优弹性和安全性的前提下，将行星级网络的交易最终性延迟降至 0.4 秒以内，达到类 PBFT 协议的一半，接近理论最优链路性能。
2024-09-30 cs.DC
Prioritized-MVBA: A New Approach to Design an Optimal Asynchronous Byzantine Agreement Protocol
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
Alea-BFT: Practical Asynchronous Byzantine Fault Tolerance
Alea-BFT提出一种简单高效的异步BFT协议，通过指定副本集中工作与两阶段流水线设计，在以太坊分布式验证者中实际应用，性能优于Dumbo-NG。
2024-07-14 cs.DC
The Honest Quorum Problem: Epistemic Byzantine Fault Tolerance for Agentic Infrastructure
研究智能基础设施中因推理错误导致的诚实仲裁问题，定义认知拜占庭容错（EBFT）模型，用两个量增强传统拜占庭故障界限，推导相关仲裁阈值条件及校准方法，指出添加代理提高容错的条件。
2026-07-20 cs.DC cs.LG cs.MA
A Generic Efficient Biased Optimizer for Consensus Protocols
一致性是分布式计算最基本的问题之一。特别是，它在许多基于复制的容错系统中，尤其是在最近的多个区块链解决方案中充当构建块。根据其确切的变体和其他环境假设，解决共识需要多轮沟通。然而，存在已知的乐观协议，其保证在有利条件下在单个通信回合中终止。在本文中，我们提出了一个通用的优化器，可以将任何共识协议转换为优化的协议，只要所有节点都以相同的预定值开始并且没有拜占庭故障发生（尽管允许节点崩溃），该协议就会在单个通信回合中终止。这不考虑网络定时假设和被优化的基础共识协议所假设的附加oracle能力。在良性故障的情况下，只要故障节点的数量为$f<n/2$，我们的优化器就会工作。对于拜占庭行为，我们的优化器的弹性取决于所寻求的有效性变量。在经典有效性的情况下，它可以容纳$f<n/4$拜占庭失败。在最近的外部有效性函数假设下，只要$f<n/3$。无论哪种方式，我们的优化器都只依赖于口头消息，从而施加了非常轻量级的加密要求。
2019-08-07 cs.DC
Validated Strong Consensus Protocol for Asynchronous Vote-based Blockchains
本文提出一种validated strong BFT共识模型及异步协议，解决异步投票区块链的可扩展性问题，在不依赖阈值签名下实现线性视图更改，使其具备与部分同步区块链同等的简洁性与效率。
2024-12-24 cs.CR cs.DC
FnF-BFT: Exploring Performance Limits of BFT Protocols
我们介绍了FnF-BFT，一个并行领导拜占庭容错状态机复制协议的部分同步模型的理论性能界限在同步。通过允许所有副本充当领导者并独立提出请求，FnF-BFT并行执行请求。Leader并行化将负载分布在整个网络上--通过克服单个leader瓶颈来增加吞吐量。我们进一步使用历史数据来确保性能良好的副本处于控制状态。FnF-BFT的通信复杂性在同步期间的副本数量方面是线性的，因此与最先进的协议竞争。最后，与FnF-BFT，我们介绍了一个BFT协议的性能保证在稳定的网络条件下真正的拜占庭攻击。\prot的原型实现优于（最先进的）HotStuff的吞吐量，特别是在副本增加时，展示了\prot显著改进的伸缩能力。
2021-03-10 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
Scalable Performance Evaluation of Byzantine Fault-Tolerant Systems Using Network Simulation
本文提出一种无需修改代码即可接入现有 BFT 实现的高性能网络仿真方法，并通过云实验验证其在大规模下的性能预测准确性，进而评估 PBFT、HotStuff 和 Kauri。
2023-09-29 cs.DC
Byzantine Agreement with Optimal Resilience via Statistical Fraud Detection
自20世纪80年代中期以来，人们已经知道，拜占庭协议可以以概率1异步解决，即使是对一个无所不知的，计算无限的对手，可以自适应\emph{corrupt}到$f<n/3$各方。此外，该问题在$f\geq n/3$损坏的情况下无法解决。然而，Bracha的1984年协议以指数预期延迟$2^{Θ(n)}$为代价实现了$f<n/3$弹性，在这个模型中，$f=\lfloor (n-1)/3 \rfloor$损坏的界限从未得到改善。在本文中，我们证明了拜占庭协议的异步，充分的信息模型可以解决的概率为1对自适应对手，可以腐败$f<n/3$各方，而只会引起多项式延迟的概率很高。我们的协议遵循早期的多项式延迟协议的国王和Saia和黄，佩蒂，朱，其中有次优的弹性，即$f \approx n/10^9$和$f<n/4$，分别。韧性$f=(n-1)/3$是独一无二的困难，因为这是拜占庭式和诚实的球员的影响力大致相等的点。我们解决的核心技术问题是设计一个集体抛硬币协议，最终让我们抛硬币得到明确的结果。一开始，拜占庭玩家的影响力太强大了，无法克服，他们基本上可以随意修复硬币的行为。我们保证，在执行了多项式次数的硬币翻转协议之后，要么（a）拜占庭玩家无法修复硬币的行为（从而结束游戏），要么（b）我们可以将玩家“列入黑名单”，这样拜占庭玩家的黑名单率至少与好玩家的黑名单率一样大。列入黑名单的标准是基于欺诈检测的简…
2022-06-30 cs.DC cs.DS math.ST
XFT: Practical Fault Tolerance Beyond Crashes
尽管经过多年的深入研究，拜占庭容错（BFT）系统尚未在实践中采用。这是由于与崩溃容错（CFT）相比，BFT在资源、协议复杂性和性能方面的额外成本。BFT的这种开销来自于这样的假设：强大的对手不仅可以完全控制拜占庭式的故障机器，而且同时还可以完全控制整个网络的消息传递时间表，从而有效地诱导通信异步并随意划分其他正确的机器。然而，对许多从业者来说，这种强烈的攻击似乎无关紧要。在本文中，我们介绍了交叉容错或XFT，一种新的方法来建立可靠和安全的分布式系统，并将其应用到经典的状态机复制（SMR）问题。简而言之，XFT SMR协议提供了广泛使用的异步CFT SMR协议（如Paxos和Raft）的可靠性保证，但也容忍拜占庭故障与网络冗余的组合，只要大多数副本是正确的并同步通信。这允许以CFT的价格（在实践中已经支付）开发XFT系统，但具有比CFT更强的弹性-有时甚至比BFT本身更强。作为XFT的展示，我们展示了第一个XFT SMR协议XPaxos，并将其部署在地理复制设置中。虽然它在没有额外资源成本的情况下提供了比CFT SMR更强的弹性，但XPaxos的性能与最先进的CFT协议相匹配。
2016-11-08 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
Lumiere: Making Optimal BFT for Partial Synchrony Practical
Lumiere提出一种乐观响应的拜占庭视图同步协议，在保持最优最坏情况通信复杂度的同时，解决了现有BFT协议中延迟和消息开销的无限增长问题，使部分同步下的BFT共识更实用。
2024-03-16 cs.DC
Ambulance: saving BFT through racing
UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；Cornell University（康奈尔大学）；Sei Labs（SEI实验室）；University of Stavanger（斯塔万格大学）；Duke University（杜克大学）
针对BFT状态机复制中超时导致的性能问题，提出Ambulance协议，通过协议设计的竞速机制替代超时，实现高吞吐、低延迟且鲁棒性强的拜占庭容错。
2026-09-28 cs.DC
uBFT: Microsecond-scale BFT using Disaggregated Memory [Extended Version]
VMware Research（VMware研究）；EPFL（洛桑联邦理工学院）；MIT（麻省理工学院）
uBFT通过解耦内存实现微秒级BFT，显著提升状态机复制系统的性能和容错能力。
2026-02-13 cs.DC
Jolteon and Ditto: Network-Adaptive Efficient Consensus with Asynchronous Fallback
该研究设计了2链HotStuff版本Jolteon与兼具线性/二次方最优通信成本、异步下可推进的Ditto协议，打破了拜占庭SMR协议鲁棒性与效率的权衡，经实验验证性能优于现有协议。
2024-07-09 cs.CR cs.DC
