Towards Rational Consensus in Honest Majority
本文研究RFT模型下部分同步网络中的原子广播，证明混合敌手区间的不可能性并提出可问责的\ extsf{pRFT}协议，在$t<n/4$、$t+k<n/2$且理性者仅偏好分叉攻击时实现ABC。
2024-05-13 cs.DC cs.GT
SNARE: A TRAP for Rational Players to Solve Byzantine Consensus in the 5f+1 Model
Sei Labs；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）
SNARE通过结合可追溯共识和一次性BFTCR最终化阶段，解决了理性玩家在5f+1模型中的拜占庭共识问题，证明了在容忍高达73%联盟的情况下，该协议具有ε-(k,t)鲁棒性。
2026-03-24 cs.DC cs.GT
Who Needs Consensus? A Distributed Monetary System Between Rational Agents via Hearsay
我们提出了一种新的分布式货币系统，称为传闻，容忍拜占庭和理性的行为，而不需要代理达成共识执行的交易。最近的工作[5，10，15]表明，分布式货币系统不需要共识，并且可以使用具有较弱保证的广播原语（例如可靠广播）进行操作。然而，这些协议假设一些代理可能是拜占庭的，其余的代理是完全正确的。在货币体系中，代理人是具有经济利益的真实的人，对于这种货币体系的应用，代理人完全正确的假设可能过于强烈。我们扩大这一思路，削弱假设的正确性，而是采用容错模型，允许多达$t < \frac{N}{3}$代理拜占庭和其余的代理是合理的。一个理性的代理人是一个会偏离协议，如果它是在自己的最佳利益。在这个容错模型下，Hearsay实现了一个货币系统，在这个系统中，所有理性的代理人都能就已执行的交易达成一致。此外，Hearsay只要求每笔交易进行一次广播。为了激励理性的代理人在传闻中正确地行为，代理人因参与协议而获得交易费，并因明显偏离协议而受到惩罚。此外，Hearsay使用了一种名为RationalReliableBroadcast的新颖的广播原语，以确保代理可以在Hearsay的容错模型下广播消息。Rational Reliable Broadcast实现了与Byzantine Reliable Broadcast [7]等同的保证，但可以容忍理性代理的存在。为了表明这一点，我们证明，以下的理性可靠广播协议…
2021-04-15 cs.DC
Rationality-proof consensus: extended abstract
区块链系统受益于现有技术中的经验教训，例如容错、分布式系统、对等系统和博弈论。在本文中，我们认为区块链算法应该容忍理性（自私）用户和拜占庭（恶意）用户，而不是假设所有非拜占庭用户都是利他主义的，盲目地遵循协议。这样的算法被称为BAR容忍[1]。要设计一个容忍BAR的系统，可以遵循以下三个步骤：明确定义理性用户的效用函数，证明算法是这样的，单方面偏离没有好处（即，它是拜占庭纳什均衡），然后证明算法正确假设理性的行动者遵循协议。我们提出了一个理性用户攻击的例子：守门攻击，系统的成员自私地决定阻止新成员加入。这种攻击可能会影响任何以卡特尔为基础的系统，现有成员阻止新成员入股，基本上形成卡特尔。然后，我们为区块链草拟了一个BAR容忍的共识协议，可以抵御这种攻击。它依赖于一个严格的顺序来决定谁可以提出一个新的区块（因此没有必要竞相解决一个加密难题），并且它依赖于硬件ID令牌来确保每台计算机最多只被表示为一个区块提议者，以减轻Sybil攻击。它还可以防御看门人攻击。BAR容忍方法自然也适用于其他区块链算法。
2018-11-02 cs.DC
The Time to Consensus in a Blockchain: Insights into Bitcoin's "6 Blocks Rule''
本研究针对中本聪区块链的共识达成时间展开，通过排队技术分析诚实与对抗增长过程，解决诚实过程随机延迟难题，在风格化比特币模型中计算共识时间的拉普拉斯变换并仿真验证，为理解比特币“6区块规则”提供洞察。
2025-11-16 cs.DC math.PR
Distributed Consensus Resilient to Both Crash Failures and Strategic Manipulations
在本文中，我们研究了同步系统中的分布式共识受到意外的崩溃故障和系统中的理性代理的战略操纵。我们适应抗共谋的纳什均衡模型协议的概念，是弹性的崩溃失败和一组串通代理的战略操纵。对于一个$n$分布式代理的系统，我们设计了一个确定性协议，容忍2合谋代理和一个随机化协议，容忍$n - 1$合谋代理，都容忍任何数量的失败。我们还表明，如果勾结者被允许一个额外的通信轮后，每个同步轮，有没有协议，甚至可以容忍2勾结代理和1崩溃失败。
2012-06-06 cs.DC cs.GT
Set-Consensus Collections are Decidable
衡量分布式计算模型能力的一种自然方法是描述模型中可以解决的任务集。然而，一般来说，给定的任务是否可以在给定的模型中被解决的问题是不可判定的，即使我们只考虑无等待的共享内存模型。在本文中，我们解决这个问题的限制类的模型和任务。我们表明，问题是否收集$C$的\emph{$(\ell,j)$-set consensus}对象，为各种$\ell$（可以调用对象的进程数）和$j$（不同的输出对象返回的数量），可以使用$n$进程来解决等待自由$k$集共识是可判定的。此外，我们提供了一个简单的$O(n^2)$决策算法，基于动态规划解决背包优化问题。然后，我们提出了一个\emph{adaptive}等待自由集共识算法，对于每一组参与进程，达到最好的协议水平，是可能实现使用$C$。总的来说，这为我们提供了一个完整的读写模型的特征，该模型由一个集合共识对象通过其\emph{set-consensus power}定义。
2016-11-22 cs.DC
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
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
Noisy Rumor Spreading and Plurality Consensus
纠错码是用于在技术网络环境中处理\emph{noisy}通信信道的有效方法。然而，这种复杂的方法与生物实体应该进行交流的简单方式有很大的不同。然而，Feinerman、Haeupler和Korman {[}PODC 2014{]}最近表明，在不使用编码技术的情况下，可以在受噪声通信信道影响的生物系统中实现诸如\emph{rumor spreading}和\emph{majority consensus}的复杂协调任务，其中通过信道传输的每个消息以小概率$\frac{1}{2}+ε$保持完整。这一结果是朝着更好地理解生物实体可能合作的方式迈出的重要一步。然而，它只在2值\emph{opinions}的情况下成立：谣言传播旨在向所有节点广播单比特意见，多数共识旨在引导所有节点采用最初存在于系统中的（相对）多数的单比特意见。在本文中，我们扩展了以前的工作$k$值的意见，任何$k\geq2$。我们的扩展需要解决一系列重要的问题，一些是概念性的，另一些是技术性的。为了处理携带$k$ - \emph{valued}消息的通道，我们必须完全重新考虑噪声的概念。事实上，我们精确地描述了噪音模式的类型，对于这种噪音模式，多元共识是可解的。此外，Feinerman等人在双值情况下使用的一个关键结果是估计从观察小样本的模式中观察到最频繁意见的概率。我们推广这一结果的多值情况下，提供了一个新的分析证明的双…
2016-05-22 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
Simple Dynamics for Plurality Consensus
我们研究了一个\emph{Plurality-Consensus}过程中，每个$n$匿名代理的通信网络最初支持的意见（颜色从有限集$[k]$）。然后，在每一轮（同步）中，每个智能体都可以根据其邻居的随机样本当前持有的意见修改其颜色。假设初始颜色配置对于固定的多个颜色表现出足够大的\emph{bias} $s$，即，支持多个颜色的节点的数量超过支持任何其它颜色的节点的数量$s$附加节点。目标是使过程收敛到其中所有节点支持初始多个的\emph{stable}配置。我们考虑一个基本模型，其中网络是一个集团和更新规则（这里称为\emph{3-majority dynamics}）的过程如下：每个代理看三个随机邻居的颜色，然后应用多数规则（打破领带均匀）。我们证明，只要$s \geqslant c \sqrt{ \min\{ 2k, (n/\log n)^{1/3} \}\, n \log n}$，该过程就以很高的概率在时间$\mathcal{O}( \min\{ k, (n/\log n)^{1/3} \} \, \log n )$上收敛。然后我们证明我们的上界是紧的，只要$k \leqslant (n/\log n)^{1/4}$。这一事实意味着多元共有过程和Doerr等人在[ACM SPAA'11]中研究的\emph{median}过程之间存在指数时间差。一个自然的问题是，查看更多（超…
2015-07-27 cs.DC cs.DM
Beyond Byzantine: An Organizational Consensus Algorithm for Self-Interested Agents Under Information Asymmetry
Purdue University（普渡大学）；JD Logistics, JD.com（京东物流，京东集团）
针对信息不对称下自利智能体的组织架构问题，提出组织共识算法（OCA），通过机制设计框架在Python模拟中验证其可降低协调开销、提升信息报告率。
2026-08-03 cs.DC cs.GT cs.MA
Consensus in Equilibrium: Can One Against All Decide Fairly?
当除了一个代理之外的所有代理合谋将决策值引导到他们的偏好时，分布式共识是否存在均衡？如果存在均衡，则$n-1$大小联盟不能通过偏离算法来做得更好，即使它更喜欢不同的决策值。我们表明，在这种条件下，只有当网络中的代理数量是奇数和决策是二进制（两个可能的输入值之间）的平衡存在。也就是说，在这个框架中，我们提供了二元和多值共识之间的分离。此外，输入和输出分布必须是均匀的，而不管通信模型（同步或异步）。此外，我们定义了一个新的问题-弹性输入共享（RIS），并使用它找到了一个{ \em iff}条件的$(n-1)$ -弹性平衡的确定性二元共识，实质上表明，平衡的确定性共识是等价于每个代理学习所有其他的输入在某种强意义上。最后，我们注意到，$(n-2)$弹性平衡的二元共识是可能的任何$n$。对于\emph{multi-valued}共识的$(n-2)$ -弹性均衡的情况是开放的。
2019-09-08 cs.DC
Constitutional Governance in Metric Spaces
London School of Economics and Weizmann Institute of Science（伦敦经济学院和魏茨曼科学研究院）；Ben-Gurion University（本· Gurion大学）
本文提出度量空间中的宪法治理框架，整合聚合、辩论、修订和共识等阶段，设计出多项式时间协议。通过赋予可修订组件度量空间、聚合规则和超级多数阈值，实现数字社区的自治理。
2026-07-08 cs.AI cs.DC cs.GT
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
A Sheaf Framework for Strategic Multi-Agent Systems: From Consensus to Nash Equilibria
本文提出一个统一的范畴框架，通过引入博弈层概念，将事件演算、SCEL类集成形成和博弈论奖励结构整合到时空历史的格罗滕迪克拓扑中，并证明纳什均衡对应于派生最佳响应对应层的全局截面，而同调障碍分类策略一致性的失败。
2026-06-01 cs.DC cs.GT cs.MA
Phase Transition of a Non-Linear Opinion Dynamics with Noisy Interactions
本文为二元 undecided dynamics 引入均匀消息噪声，证明亚稳态共识在 p=1/6 处发生相变，并将其等价于含固执智能体的模型。
2020-05-15 cs.CC cs.DC cs.SI
Simple Majority Consensus in Networks with Unreliable Communication
在这项工作中，我们分析了一个简单的多数规则协议的性能，解决了一个基本的协调问题，在分布式系统- \emph{binary majority consensus}，在概率消息丢失的存在。利用概率分析的大规模，全连接，网络的$2n$代理，我们证明了简单多数协议（SMP）达成共识，只有三个通信轮的概率接近$1$作为$n$增长到无穷大。此外，如果持有不同意见的代理数量之间的差异以$\sqrt{n}$的速度增长，那么只有两轮通信的SMP就能在网络的多数意见上达成共识，如果这个差异比$\sqrt{n}$增长得更快，那么SMP在单轮中就能在网络的多数意见上达成共识，概率以$n \rightarrow \infty$的指数速度收敛到$1$。我们还提供了一些逆结果，表明这些要求不仅是充分的，而且是必要的。
2021-04-11 cs.DC cs.IT math.IT
Resilient Consensus with Multi-hop Communication
在本文中，我们研究了多智能体网络的弹性共识问题，其中一些节点可能是敌对的，试图通过传输错误的值来防止共识。我们的方法是基于所谓的加权平均子序列减少（W-MSR）算法，特别强调其使用的代理能够与多跳邻居进行通信。MSR算法是一个强大的工具，用于在对网络结构的最小要求下实现弹性共识，其特征在于鲁棒图类。我们的分析强调，通过多跳通信，网络连接可以减少，特别是在比较常见的一跳通信的情况下。此外，我们分析了多跳W-MSR算法的通信延迟，因为来自不同的多跳邻居的值可能会在不同的时间步到达代理。
2022-01-10 cs.DC cs.MA cs.SY
Population Protocols for Exact Plurality Consensus -- How a small chance of failure helps to eliminate insignificant opinions
针对种群协议中的精确多数共识问题，我们设计了允许微小失败概率的协议，以超越二次状态下界，通过锦标赛和意见修剪，在时间与状态复杂度上实现高效多数识别。
2024-02-09 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
From Byzantine Replication to Blockchain: Consensus is only the Beginning
区块链的普及导致人们对拜占庭容错（BFT）状态机复制协议的兴趣重新抬头。然而，关于这个主题的大部分工作都集中在底层共识协议上，强调它们缺乏可扩展性，而其他微妙的限制则没有得到解决。这些限制与维护持久区块链而不是预写日志的影响以及以分散方式重新配置副本集的要求有关。我们使用数字硬币区块链应用程序和BFT-SMaRt（一种流行的BFT复制库）来证明这些限制。我们展示了如何在概念层面上以协议不可知的方式解决这些问题，以及如何通过实现基于BFT-SMaRt的区块链平台SMaRtChain来解决这些问题。与BFT-SMaRt之上的简单实现相比，SMaRtChain将我们的数字硬币应用程序的性能提高了8倍。此外，SMaRtChain在确保其区块链的强大耐用性时，分别实现了比Tendermint和Hyperledger Fabric更好的吞吐量$8\times$和$33\times$。
2020-04-30 cs.CR cs.DC
