How to Trust Strangers: Composition of Byzantine Quorum Systems
信任是任何分布式、容错或安全系统的基础。信任假设指定了系统（如区块链网络）可以容忍的故障，并确定了它正确运行的条件。在易受拜占庭故障影响的系统中，信任假设通常通过可能一起失败的进程集来指定。信任在传统上是对称的，因此系统中的所有进程都遵守关于潜在故障的相同全局假设。最近，人们也考虑了非对称信任模型，特别是在区块链的背景下，每个参与者都可以自由选择信任谁。在这两种情况下，如何构建信任假设是一个悬而未决的问题。考虑两个或多个系统，由不同的、可能不相交的参与者运行，对故障有不同的假设：它们如何协同工作？这项工作回答了这个问题的第一次，并提供了对称和非对称的法定人数系统的组成规则。这些规则是静态的，不需要参与者之间的交互或对新的信任假设的协议。此外，它们确保如果原始系统允许运行特定的协议（保证一致性和可用性），那么联合系统也将如此。同时，组合系统可以容忍尽可能多的错误，这取决于底层的一致性和可用性属性。在个人拜占庭法定人数系统模型中以不对称信任达成共识（Losa等人，DISC 2019）被证明是不可能的，如果过程的信任假设彼此偏离。与不对称的法定人数系统，并通过应用我们的组成规则，我们展示了如何共识实际上是可能的，即使与不相交的进程集的组合。
2021-07-23 cs.DC
An Efficient Read Dominant Data Replication Protocol under Serial Isolation using Quorum Consensus Approach
在分布式系统中，数据复制提供了更好的可用性，更高的读容量，提高了访问效率，降低了系统的带宽要求。在本文中，我们提出了一个显着有效的方法的数据复制串行隔离使用新提出的循环仲裁系统。本文有三个主要贡献。首先，我们提出了循环式的法定人数系统，概括了现有的各种法定人数系统，如读一写全部（ROWA）法定人数系统，多数法定人数系统，网格法定人数系统，钻石法定人数系统，D空间法定人数系统，多维网格法定人数系统和广义网格法定人数系统。其次，循环仲裁系统不仅推广，而且提高了现有的同类仲裁系统的性能。第三，我们提出了一个高可用性的循环仲裁共识协议的数据复制串行隔离水平下，使用一个合适的循环仲裁系统读占主导地位的情况下。
2014-06-28 cs.DC
Reconfigurable Heterogeneous Quorum Systems
本文提出了异构法定人数系统的一般模型，设计了支持开放成员资格的重构协议以应对拜占庭攻击，并通过图特征表示优化重构，为区块链主干提供高吞吐、低能耗和确定性活性保证。
2024-08-23 cs.DC
Secret Quorums: Protecting Byzantine Protocols Against Adaptive Adversaries
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；LIST（信息技术与测量实验室）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
研究现代基于委员会的支付协议易受适应性对手攻击的问题，提出秘密法定人数这一抽象概念，用环形可验证随机函数实现，能让协议依赖小法定人数并抵御攻击，通过StealthDust协议验证其可减少延迟和改善结算消息复杂性。
2026-07-23 cs.CR cs.DC
Mathematical Analysis and Algorithms for Federated Byzantine Agreement Systems
我们介绍了联邦拜占庭协议系统（FBAS），其中有许多例子，从小型“学术”案例到当前的Stellar网络。然后，我们从数学和算法的角度来分析主要概念。基于Lachowski的工作，我们推导出算法的法定人数枚举，检查法定人数的交集，并计算完整的节点相对于一组给定的不良行为（拜占庭）节点。我们还表明，从节点的完整性概率的角度来看，我们在本文中介绍，层次设置的节点是劣于一个安排，我们称之为一个对称的简单FBAS。本文中描述的所有算法都在Python包Stellar Observatory中实现，该包也用于一些计算示例中。
2019-12-03 cs.DC
Byzantine Consensus in Abstract MAC Layer
本文首次在抽象MAC层异步单跳网络模型中研究拜占庭故障共识，提出仅需知晓故障数上界$f$、无需节点总数$n$的近似与随机二元共识算法，通过隐式法定人数集解决技术挑战，证明$f$为必要知识，算法所需信息最少。
2023-11-06 cs.DC
Scalable Byzantine Reliable Broadcast (Extended Version)
拜占庭可靠广播是一个强大的原语，它允许一组进程就来自指定发送方的消息达成一致，即使某些进程（包括发送方）是拜占庭的。现有的广播协议，这种设置规模差，因为他们通常建立在具有强大的交集保证，这导致在线性的每进程通信和计算复杂性的法定系统。我们将拜占庭可靠广播抽象推广到概率设置，允许其每个属性以固定的，任意小的概率被违反。我们利用这些宽松的保证，在协议中，我们取代法定人数与随机样本。与法定人数相比，样本的大小要小得多，这使得设计更具可扩展性。我们获得了第一个拜占庭可靠广播协议的对数每进程通信和计算复杂度。我们对我们的协议进行了完整和彻底的分析，推导出其每个属性被破坏的概率界限。在我们的分析中，我们介绍了一种新的一般技术，我们称之为对手装饰。Adjunct decorators允许我们对拜占庭对手的最优策略做出声明，而无需做出任何额外的假设。我们还介绍了阈值传染，通过系统与拜占庭进程的消息传播模型。据我们所知，这是第一次正式的概率广播协议的拜占庭故障模型的分析。我们数值计算表明，几乎可以忽略不计的故障概率可以实现与现实的安全参数。
2020-02-19 cs.DC
Relaxed Paxos: Quorum Intersection Revisited (Again)
分布式共识，即在故障面前达成一致的能力，是构建可靠分布式系统的基本原语。Paxos算法是共识的同义词，在生产中得到广泛应用。Paxos使用两个阶段：第一阶段和第二阶段，每个阶段都需要法定数量的接受者，以在一轮协议中达成共识。传统上，Paxos要求所有法定人数，无论阶段或回合，相交和多数通常用于此目的。Flexible Paxos证明了一个给定回合的第一阶段法定人数只需要与所有先前回合的第二阶段法定人数相交。在本文中，我们将重新审视Paxos如何处理共识问题。我们再次查看Flexible Paxos中的quorum intersection，并观察到quorum intersection可以安全地进一步削弱。最值得注意的是，我们观察到，如果一个提议者知道一个值是在前一轮中提出的，那么它的第一阶段不再需要与该轮或任何前一轮的第二阶段法定人数相交。此外，为了提供一个直观的解释，我们的结果，我们提出了一个新的抽象的推理Paxos利用一次写入寄存器。
2022-03-06 cs.DC
Efficient Synchronous Byzantine Consensus
我们提出了新的协议，拜占庭状态机复制和拜占庭协议的同步和认证设置。著名的PBFT状态机复制协议容忍$f$拜占庭故障在异步设置使用$3f+1$副本，并已被研究或部署了许多作品。在这项工作中，我们提高了拜占庭容错阈值$n=2f+1$通过利用一个宽松的同步假设。我们提出了一个同步状态机复制协议，在常见的情况下，每3轮提交一个决定。关键的挑战是要确保仲裁交集在一个诚实的副本。我们的解决方案是依赖于同步假设来形成大小为$2f+1$的提交后仲裁，该仲裁在$f+1$副本处与任何大小为$f+1$的提交前仲裁相交。我们的协议也解决了同步认证拜占庭协议在预期的8轮。之前的最佳解决方案（Katz和Koo，2006）需要预期的24轮。我们的协议可以应用于构建拜占庭容错系统或改进加密协议，如加密货币时，可以假设同步。
2017-09-12 cs.CR cs.DC
No Need for Recovery: A Simple Two-Step Byzantine Consensus
在本文中，我们给出了一个确定性的两步拜占庭共识协议，实现安全性和活性。两步拜占庭共识协议只需要两个通信步骤，在没有故障的情况下提交。大多数两步拜占庭共识协议利用乐观主义，并在出现故障时需要恢复协议。在本文中，我们给出了一个简单的两步拜占庭共识协议，不需要一个恢复协议。
2019-11-23 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
Quorum Subsumption for Heterogeneous Quorum Systems
本文针对异构拜占庭法定人数系统，证明法定人数交集与可用性不足以保证可靠广播和共识，提出法定人数包含概念并证明三者联合的充分性，同时给出相应协议及其正确性证明。
2023-08-11 cs.DC
Majorum: Ebb-and-Flow Consensus with Dynamic Quorums
Ethereum Foundation（以太坊基金会）
Majorum是一种基于准群协议的动态准群共识机制，能够在乐观条件下快速最终确定区块，提升网络分区和长时间异步情况下的安全性和效率。
2026-01-07 cs.DC
Quorum Tree Abstractions of Consensus Protocols
分布式算法解决的一致性问题，如共识或状态机复制是现代容错分布式服务的重要组成部分。他们也是出了名的难以理解和推理。它们的复杂性源于对它们所处环境的不同假设，即，过程或网络链路故障，拜占庭故障等。在本文中，我们提出了一种新的抽象表示，这种协议的动态集中在法定人数的响应（投票）的请求（建议），在运行过程中形成的协议。我们表明，专注于这样的法定人数，一个协议的运行可以被视为工作在一个树结构，不同的分支代表不同的可能结果的协议，目标是稳定的选择一个固定的分支。这种抽象类似于区块链基础设施中使用的最新协议的描述，例如，支持比特币或HotStuff的协议。我们表明，这种抽象支持各种算法的安全性推理，例如，Paxos，PBFT，Raft和HotStuff，以统一的方式。在一般情况下，它提供了一个新的归纳为基础的论据，证明这样的协议是安全的。
2023-01-24 cs.DC
Iterative Approximate Byzantine Consensus in Arbitrary Directed Graphs
本文研究了任意有向图的迭代近似拜占庭一致性问题。特别是，我们证明了一个必要和充分条件存在的迭代拜占庭共识算法。此外，我们使用我们的充分条件，以检查是否存在这样的算法，一些特定的图。
2012-02-02 cs.DC
New Efficient Error-Free Multi-Valued Consensus with Byzantine Failures
在这份报告中，我们研究了多值拜占庭共识问题。我们介绍两种算法：第一个实现了传统的一致性有效性要求，第二个实现了更强的“q有效性”要求。这两种算法都比我们最近在PODC 2011年发表的题为“具有拜占庭故障的无错误多值共识”的论文中介绍的算法更有效。
2011-06-09 cs.DC
Parameter-independent Iterative Approximate Byzantine Consensus
在这项工作中，我们探索迭代近似拜占庭共识算法，不显式使用图的全局参数，即，故障数的上限，f.
2012-08-23 cs.DC
DAG-based Consensus with Asymmetric Trust [Extended Version]
本文提出首个基于非对称信任的DAG共识协议，通过扩展DAG-Rider并设计非对称公共核心原语，实现常数轮期望决策。
2025-05-23 cs.DC
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
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
Byzantine-Tolerant Consensus in GPU-Inspired Shared Memory
本文提出GPU启发的共享内存模型，并在此模型下设计拜占庭共识算法，分析其容错性。
2025-06-20 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
Flexible Paxos: Quorum intersection revisited
分布式共识是现代分布式系统的组成部分。广泛采用的Paxos算法使用两个阶段，每个阶段都需要多数同意，以可靠地达成共识。在本文中，我们证明了Paxos，这是许多生产系统的基础，是保守的。具体来说，我们观察到Paxos的每个阶段都可能使用不相交的法定人数。多数法定人数是不必要的，因为交叉只需要跨阶段。使用这种削弱的要求，在原来的配方，我们提出了灵活的Paxos，它概括了Paxos算法，提供灵活的法定人数。我们表明，灵活的Paxos是安全的，高效的，易于利用现有的分布式系统。最后，我们讨论了这一结果的广泛影响。例子包括当接受者的数量是偶数时，通过将第二阶段法定人数的大小减少一个来提高可用性，以及利用小的不相交的第二阶段法定人数来加速稳态。
2016-08-24 cs.DC
Iterative Byzantine Vector Consensus in Incomplete Graphs
这项工作解决了拜占庭向量共识（BVC），其中每个过程的输入是实数的d维向量，并且每个过程都期望在无故障过程的输入向量的凸包中决定决策向量[3，8]。每个过程的输入向量也可以被视为d维欧几里得空间R^d中的一个点，其中d > 0是有限整数。最近的工作[3，8]已经解决了可以通过完整图建模的系统中的拜占庭向量共识。本文研究不完全图中的拜占庭向量一致性。特别是，我们解决了一类特殊的迭代算法在不完全图，并证明了一个必要条件，一个充分条件，为图形能够迭代地解决向量共识问题。提出了一种迭代拜占庭向量共识算法，并在充分条件下证明了该算法的正确性.本文提出的向量共识的必要条件与d > 1的充分条件不匹配;因此，较弱的条件可能足以满足拜占庭向量共识。
2013-07-09 cs.DC
Iterative Approximate Byzantine Consensus in Arbitrary Directed Graphs - Part II: Synchronous and Asynchronous Systems
本报告包含两组相关的结果，对同步性有不同的假设。第一部分是关于同步系统中的迭代算法。根据我们以前的工作同步迭代近似拜占庭共识（IABC）算法，我们提供了一个更直观的紧的必要和充分条件，这样的算法在同步网络1的存在。我们相信这个条件和以前的结果在部分异步算法模型中也成立。在报告的第二部分中，我们将探讨异步网络中的问题。虽然传统的拜占庭共识在异步系统中是不可解的，但近似拜占庭共识可以使用迭代算法来解决。
2012-03-16 cs.DC
Asynchronous Byzantine Approximate Consensus in Directed Networks
在这项工作中，我们研究了异步消息传递网络中的近似共识问题，其中一些节点可能成为拜占庭故障。我们回答了Tseng和Vaidya在2012年提出的一个开放问题，提出了第一个有向网络最佳弹性算法。有趣的是，我们的研究结果表明，异步拜占庭近似共识的底层通信网络上的紧条件与同步拜占庭精确共识的紧条件一致。我们的结果可以看作是Abraham等人的算法的非平凡推广，2004年，它适用于完全网络的特殊情况。紧的条件和技术确定的文件揭示了解决异步有向网络的近似共识的基本属性。
2020-04-20 cs.DC
Revisiting Optimal Resilience of Fast Byzantine Consensus (Extended Version)
人们普遍认为，拜占庭容错解决方案的共识是显着慢于他们的崩溃容错同行。事实上，在最广为人知的拜占庭容错共识协议PBFT中，需要三个消息延迟来决定一个值，而Paxos中只有两个。这激发了对快速拜占庭共识算法的搜索，该算法可以在仅仅两个消息延迟\emph{in the common case}之后产生决策，例如，假设当前的领导者是正确的，并且没有被正确的过程所怀疑。（最佳）两步延迟带来了较低的弹性成本：快速拜占庭共识需要更多的进程来容忍相同数量的故障。特别是，$5f+1$进程被认为是容忍$f$拜占庭失败所必需的。在本文中，我们提出了一个快速的拜占庭共识算法，依赖于$5f-1$进程。此外，我们证明了$5f-1$是紧下界，纠正了早期工作中的一个错误。虽然对于大的$f$值，$2$过程的差异可能看起来微不足道，但对于较小规模的系统，它可能是至关重要的。特别是，对于$f=1$，我们的算法只需要$4$进程，这是最佳的任何（不一定是快速的）部分同步拜占庭共识算法。
2021-07-27 cs.DC
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
When Can Stateless Recovery Defeat Byzantine Quorum Safety? A Tight Normal Form for Single-Step BFT
Centre for Development of Advanced Computing（高级计算发展中心）
本文研究无状态恢复对拜占庭法定人数安全性的影响，提出证书重叠的紧正规形式，并证明在特定参数下冲突强制精确的拜占庭副本数，且持久投票记录可防止冲突。
2026-10-07 cs.CR cs.DC cs.DS
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
Relay Protocol for Approximate Byzantine Consensus
近似拜占庭共识是分布式计算的一个基本问题。本文提出了一种新的近似拜占庭共识算法，称为中继ABC。该算法允许机器在拜占庭式故障的情况下实现近似一致到任意精确。该算法依赖于使用中继消息传递系统和具有不可伪造签名的签名消息，这些签名对于每个节点都是唯一的。签名和中继的使用允许规避传统近似拜占庭共识算法的严格必要的网络条件。我们还提供了理论保证的有效性和收敛性的继电器ABC。为了做到这一点，我们利用的想法，在网络中的状态的迭代可以通过一系列的转移矩阵建模。我们扩展了以前的方法，使用转移矩阵证明ABC收敛，每个状态向量模型不只是一个迭代，但一组$D$迭代，其中$D$是一个直径的图形属性。这使我们能够准确地模拟中继系统中固有的消息延迟。
2021-06-27 cs.DC
Asymmetric Distributed Trust
本文提出非对称拜占庭仲裁系统以建模主观信任，使各进程可独立选择信任集合，并基于该模型设计了共享内存、广播和共识协议，推广了传统单一全局信任假设的拜占庭仲裁系统。
2024-05-02 cs.CR cs.DC
Byzantine Vector Consensus in Complete Graphs
考虑一个由n个进程组成的网络，每个进程都有一个d维实数向量作为其输入。每个进程都可以直接与系统中的所有进程通信，因此通信网络是一个完整的图。所有的通信通道都是可靠的和先进先出（先进先出）。拜占庭向量一致性（Byzantine vector consensus，BVC）问题要求在非故障进程的d维输入向量的凸包中的d维向量一致。我们得到了以下结果拜占庭向量共识在完全图，同时容忍多达f拜占庭故障：* 我们证明了在一个同步系统中，n >= max（3f+1，（d+1）f+1）是必要的和充分的实现拜占庭向量共识。* 在异步系统中，已知在存在故障进程的情况下不可能达成精确的共识。对于异步系统，我们证明了n >=（d+2）f+1是实现近似拜占庭向量一致性的必要和充分条件。我们的充分性证明是建设性的。我们通过提供明确的算法，解决同步系统中的精确BVC，并在异步系统中近似BVC的充分性。我们还获得了严格的界限上的进程的数量限制到一个更简单的通信模式的算法，用于实现BVC。
2013-02-11 cs.DC
Time-Free and Timer-Based Assumptions Can Be Combined to Solve Authenticated Byzantine Consensus
为了规避FLP不可能的结果，在一个确定性的方式已经提出了几个协议的异步分布式系统上丰富的额外的假设。在拜占庭故障的系统中，最多t个进程可能表现出拜占庭行为，两种方法已经被研究来解决共识问题。第一种方法，依赖于同步的添加，称为基于定时器的，但第二种方法是基于交换的消息的模式，称为无时间。本文表明，这两种类型的假设不是对立的，可以结合起来解决认证拜占庭共识。该组合假设考虑了被称为2 t-BW的正确进程pi和2 t个进程的集合X，使得最终对于由X的正确进程pj广播的每个查询，pj从对该查询的（n-t）个第一响应中的pi 2X接收响应，或者连接pi和pj的两个链路都是及时的。在此基础上，提出了一个简单的混合认证拜占庭共识协议，受益于最好的两个世界。虽然许多混合协议已被设计的共识问题的崩溃模型，这是，据我们所知，第一个混合确定性解决方案的拜占庭共识问题。
2015-01-31 cs.DC
An Analysis of Multi-hop Iterative Approximate Byzantine Consensus with Local Communication
迭代近似拜占庭一致性（IABC）是容错分布式计算的一个基本问题，其中机器试图在拜占庭故障存在的情况下实现近似一致性到任意精确性。我们提出了一种新的算法，名为中继IABC，它依赖于使用一个多跳中继消息系统和密码安全的消息签名。签名和中继的使用允许规避传统IABC算法的严格必要的网络条件。此外，我们通过理论分析和实验结果证明，即使在这些严格的网络条件下，Relay-IABC也比传统算法实现了更快的收敛。
2021-06-27 cs.DC
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
Byzantine Consensus in Directed Graphs with Message Authentication
Georgetown University（乔治城大学）；UMass Lowell（麻省大学洛厄尔分校）
研究有向图通信网络中带消息认证机制的拜占庭共识问题，确定同步和异步系统中达成精确或近似共识的必要充分条件。
2026-06-08 cs.DC
Byzantine Consensus in the Random Asynchronous Model
本文提出随机异步模型，移除对抗性调度，保留无界延迟和拜占庭故障，分析不同弹性阈值下共识的概率保证，并给出不可能性结果。
2025-05-26 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine- and Intrusion-tolerant Consensus
容错分布式计算中最著名的问题之一是一致性问题。它被证明抽象了无数的问题，在这些问题中，过程必须就单一值达成一致。共识应用程序包括云或区块链环境的基本服务。在这种具有挑战性的环境中，恶意行为通常被建模为对抗性拜占庭故障。在OPODIS 2010上，Mostefaoui和Raynal（简称MR）提出了一种拜占庭和入侵容忍的共识解决方案，其中决定的值不能是仅由拜占庭进程提出的值。除了这个有效性属性之外，MR还具有最佳的弹性，因为它可以处理多达t < n/3的拜占庭进程，其中n是进程的数量。我们注意到，MR提供了这个多值共识对象（它接受从具有有限数量值的集合中获取的建议），假设单个二元共识对象（它接受从集合{0，1}中获取的建议）可用。这项工作，重点是多值共识，旨在设计一个更强大的解决方案比MR。我们的建议扩展MR的故障模型与自稳定，一个有力的概念容错。除了容忍拜占庭和通信故障外，自稳定系统还可以在任意瞬时故障发生后自动恢复。这些故障表示违反了系统设计运行所依据的假设（假设算法代码保持完整）。据我们所知，我们提出了第一个自我稳定的解决方案，入侵容忍多值共识的异步消息传递系统容易拜占庭故障。
2022-09-10 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
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
Byzantine Consensus is Θ(n^2): The Dolev-Reischuk Bound is Tight even in Partial Synchrony! [Extended Version]
Dolev-Reischuk界限说，任何确定性拜占庭共识协议在最坏情况下（至少）具有二次通信复杂性。虽然它已被证明，在同步环境中的界限是紧的，它仍然是未知的，是否可以在部分同步获得二次通信复杂性的共识协议。到目前为止，用于部分同步设置中的拜占庭共识的最有效的已知解决方案具有立方通信复杂性（例如，HotStuff，二进制DBFT）。本文通过引入具有二次最坏通信复杂性的部分同步拜占庭共识协议SQad来弥补现有的差距。此外，SQuad具有最佳弹性，可实现线性最坏情况延迟复杂度。SQad背后的关键技术贡献在于我们解决视图同步的方式，即在足够长的时间内将所有正确的进程带到具有正确领导者的同一视图的问题。具体来说，我们提出了RareSync，一个视图同步协议，具有二次通信复杂性和线性延迟复杂性，我们利用它来获得SQad。
2022-09-06 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Multivalued Consensus
针对异步消息传递系统中的拜占庭故障，提出首个自稳定多值共识方案，扩展MR模型，可在O(t)时间内从任意瞬态故障自动恢复。
2023-11-15 cs.DC
Making Byzantine Consensus Live (Extended Version)
部分同步的拜占庭共识协议通常将其执行结构化为一系列视图，每个视图都有一个指定的领导进程。在这些协议中保证活性的关键是确保所有正确的过程最终在视图中与正确的领导者重叠足够长的时间以达成决策。我们提出了一个简单的视图同步器抽象，封装了相应的功能拜占庭共识协议，从而简化了设计。我们提出了一个正式规范的视图同步器及其实现下的部分同步，它运行在有限的空间，尽管容忍在异步期间的消息丢失。我们表明，我们的同步器规范是强大的，足以保证几个著名的拜占庭共识协议，包括HotStuff，Tendermint，PBFT和SBFT的单发版本的活性。此外，我们给这些协议的精确延迟界限时，使用我们的同步器。通过分解视图同步的功能，我们能够在一个统一的框架中指定和分析协议，这允许比较它们并突出权衡。
2020-08-10 cs.DC
Aleph: A Leaderless, Asynchronous, Byzantine Fault Tolerant Consensus Protocol
在本文中，我们提出了Aleph，一个领导者，完全异步，拜占庭容错共识协议，顺序进程之间交换的消息。它基于偏序集的分布式构造和在其扩展到全序上达成共识的算法。为了达成共识，进程仅基于数据结构的本地副本执行计算，然而，它们必然以相同的结果结束。我们的算法使用双阈值抛硬币计划作为随机化策略，并建立了预期的常数轮数的协议。此外，我们还介绍了一种快速验证消息的方法，这种方法可以在确定总排序之前发生。此版本的协议已弃用。当前版本见arXiv：1908.05156。
2019-08-29 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
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
Legible Consensus: Topology-Aware Quorum Geometry for Asymmetric Networks
本文提出一种拓扑感知的准群几何方法，用于非对称网络中的共识问题，通过分离层级义务和内部复制，提升协议故障模式的可读性，并通过地球/低轨卫星/月球/火星拓扑验证了不同层级的存活性。
2026-07-23 cs.DC cs.NI
Byzantine Consensus in the Common Case
模块化的方法来转换拜占庭共识协议到那些是快速和通信效率在常见的情况下。称为层的小而短的协议段是定制设计的，以在常见情况下优化性能。当与选择的拜占庭共识协议组成时，它们允许对组合协议在存在故障时的行为和在不存在故障时的性能进行相当大的控制。当在普通情况下运行无故障时，产生的协议在两轮中决定，并需要$2nt$位的通信。对于常见的情况下，假设所有的处理器建议1和没有发生故障，我们展示了一个转换，其中的决定是在一个回合，没有位的通信交换。由此产生的协议实现了更好的常见情况下的复杂性比所有现有的拜占庭共识协议。最后，在不发生常见情况的极少数情况下，对原始共识协议进行转换的复杂性增加了一小部分成本。在通常情况下允许时间和通信效率的这些层的关键成分是使用{ \it静默确认回合}，其是在没有任何通信的情况下可以获得相当多的相关信息的回合。
2019-05-15 cs.DC
Efficient Consensus-Free Weight Reassignment for Atomic Storage (Extended Version)
加权投票是一种传统的方法，以提高性能的复制系统的基础上，常用的多数法定系统在异构环境中。在长寿命系统中，需要权重重新分配协议来随着时间重新分配权重，以便相应地适应性能变化。权重重分配协议在异步故障倾向系统中应该是无共识的，因为在这样的系统中不可能解决共识。本文提出了一个有效的共识自由的原子存储系统中的异构，动态，异步消息传递系统的重量重分配协议。实验评估表明，该协议提高了性能的原子读/写存储实现的多数仲裁系统相比，以前的解决方案。
2021-12-02 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
Iterative Approximate Byzantine Consensus under a Generalized Fault Model
在这项工作中，我们考虑了一个广义的故障模型，可以用来代表广泛的故障情况下，包括相关的故障和非均匀节点的可靠性。这种故障模型是一般意义上的故障模型研究在以前的相关工作，如f -总和f -局部模型，是广义故障模型的特殊情况。在广义故障模型下，我们探索了任意有向网络中的迭代近似拜占庭共识（IABC）算法。我们证明了IABC算法存在的一个充分必要条件。广义故障模型的使用有助于更好地理解IABC算法。
2012-05-22 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
