Asynchronous Consensus Without Rounds
容错共识协议通常涉及进程集合之间的有序轮投票。在本文中，我们推导出一个通用的规范的容错异步共识协议，并提出了一类共识协议，完善这一规范，而不使用轮。此类中的崩溃容忍协议使用3f+1进程，而拜占庭容忍协议使用5f+1进程。
2019-08-28 cs.DC
Towards Secure Decentralized Applications and Consensus Protocols in Blockchains (on Selfish Mining, Undercutting Attacks, DAG-Based Blockchains, E-Voting, Cryptocurrency Wallets, Secure-Logging, and CBDC)
本文研究了区块链和去中心化应用的安全性问题，提出安全参考架构、共识安全、钱包安全、e-投票协议及安全日志记录改进方案，提升区块链系统的整体安全性。
2025-12-15 cs.CR cs.DC cs.GT
Quick Order Fairness: Implementation and Evaluation
本文重新审视并模块化实现了快速顺序公平原子广播（QOF）协议，通过实证评估表明其相比无公平性共识，吞吐量最多降低5%，延迟增加约50毫秒，并连接了类似公平性协议。
2024-03-15 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
Herring: Parallel Batch-Order-Fairness on DAG-based Blockchain Consensus
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
提出首个γ-批量排序公平DAG BFT协议Herring，通过并行化图构建和缺失边解析，在保持公平性的同时显著提升吞吐量，并修复了现有协议的活性漏洞。
2026-05-22 cs.DC
Quick Order Fairness
基于领导者的共识协议，即原子广播允许某些进程单方面影响事务的最终顺序。这已经成为区块链网络和去中心化金融的一个问题，因为它促进了前端运行和其他攻击。为了解决这个问题，最近引入了有效载荷消息的顺序公平性作为原子广播的新的安全属性，以补充传统的协议和活性。我们与秩序公平的共识协议的标准有效性概念，并强调现有的形式化的一些局限性。在此基础上，我们引入了一个新的微分阶公平属性，解决了这些问题。我们还提出了快速订单公平原子广播协议，保证有效载荷的消息传递在一个差异公平的顺序，是比现有的订单公平的共识协议更有效。它适用于异步和最终同步的网络，具有最佳的弹性，容忍高达三分之一的进程损坏。以前的解决方案要求故障少于四分之一。此外，我们的协议只会产生二次成本，在摊销的消息复杂性，每个交付的有效载荷。
2022-04-12 cs.DC
Deconstructing Stellar Consensus (Extended Version)
最近的一些区块链提案，如Stellar和Ripple，允许开放成员资格，同时使用典型的具有封闭成员资格的经典拜占庭共识的法定人数结构。这是通过以分散的方式构建法定人数来实现的：每个参与者独立选择信任谁，法定人数由这些个人决定产生。不幸的是，这种区块链背后的共识协议知之甚少，它们的正确性也没有得到严格的研究。在本文中，我们严格证明了恒星共识协议（SCP）的正确性，我们的证明深入了解了协议结构及其使用的低级别抽象。为此，我们首先提出了一个抽象版本的SCP，它使用Stellar的联邦投票原语（类似于可靠的拜占庭广播）作为黑匣子，以前由García-Pérez和Gotsman研究过。抽象共识协议突出了Stellar中的模块化结构，并且可以通过重用以前的联邦投票结果来证明其正确性。然而，它是不适合现实的实现，因为它的进程保持无限状态。因此，我们建立了一个抽象的协议和具体的SCP之间的细化，只使用有限的状态，从而携带前者的正确性的结果，后者。我们的研究结果有助于建立像Stellar这样的去中心化区块链的理论基础，并对其正确性充满信心。
2019-12-13 cs.DC
Microchain: A Hybrid Consensus Mechanism for Lightweight Distributed Ledger for IoT
最近有报道称，物联网应用的区块链和智能合约支持的安全机制适用于城市、金融和网络服务。然而，由于现有区块链（如比特币和以太坊）中的功耗密集型和低吞吐量共识机制，将区块链技术集成到资源受限的物联网平台中仍然存在挑战。在本文中，微链，基于一个混合的信用证明（Proof-of-Credit，Voting-based Chain Finality，VCF）共识协议，被提出来为物联网系统提供一个安全的，可扩展的，轻量级的分布式账本。通过使用抗偏置随机协议和加密排序算法，随机选择节点子集作为最终委员会来执行共识协议。混合共识机制依赖于一种纯粹的权益证明（PoS）协议来确定参与者是否有资格在给定信用分配的公平初始分配的情况下提出区块。基于投票的链终结性协议负责通过解决冲突的检查点并选择唯一的链来完成块的历史。一个概念验证原型的实现和测试的物理网络环境。实验结果验证了Micorchain能够为物联网应用提供部分分散，可扩展和轻量级的分布式账本协议。
2019-09-24 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
Optimal Flexible Consensus and its Application to Ethereum
本文提出首个模块化构造，使每个客户端可同时实现最优安全性-活性权衡，并将其适配到以太坊协议中，推导出客户端可单方面采用的最优灵活确认规则。
2023-12-03 cs.CR 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
SoK: Consensus for Fair Message Ordering
School of Computer Science, University of Leeds（利兹大学计算机学院）
本文系统化BFT共识层约束消息排序的机制，提出f-鲁棒中位数排序形式化方法，给出为BFT共识协议添加公平排序的可复用模式，分析了公平排序的通信与计算开销。
2026-08-26 cs.DC
Fairness in Proof of Team Sprint (PoTS): Evaluating Reward Distribution Across Performance Levels
本研究针对传统PoW共识的能源浪费与中心化问题，评估协作式PoTS机制的公平性，通过模拟对比两种奖励分配模式，发现其可缩小奖励差距、削弱个体算力影响、降低高性能硬件边际收益，为区块链公平性与协作共识研究提供基础。
2025-03-25 cs.DC
High Performance Consensus without Duplication: Multi-pipeline Hotstuff
最先进的HotStuff运行着一个高效的管道，在这个管道中，一个稳定的领导者通过线性沟通和两次信息往返来推动决策。然而，统一的提案投票模式不足以提高现代系统的带宽和并发性能。此外，在该方案中，产生认证建议的两轮消息所对应的延迟是一个显著的性能瓶颈。因此，本研究为许可区块链开发了一种新的共识协议，多管道HotStuff。据作者所知，这是第一个将多个HotStuff实例组合在一起的协议，以便在没有并发提案的情况下按顺序提出批次，这样当正确的副本意识到当前提案有效时，提案就会乐观地提出，并且将在不久的将来通过法定投票进行认证。由于该协议允许同时进行提议和投票，而不需要重复事务，因此每两轮消息中产生更多的提议。此外，它还在与HotStuff相当的延迟下进一步提高了吞吐量。所进行的评估实验证实，多管道HotStuff的吞吐量超过最先进的协议的吞吐量约60%，而不会在不同的系统规模下显著增加端到端延迟。此外，所提出的优化也表现得更好，当它遭受一个坏的网络条件。
2022-07-07 cs.DC
Robustness of the Tangle 2.0 Consensus
在本文中，我们研究了在拜占庭环境中的缠结2.0共识协议的性能。我们使用一个基于代理的仿真模型，结合了缠结2.0共识协议的主要功能。我们的实验结果表明，缠结2.0协议是强大的诱饵和开关攻击的对手的33%的投票权的理论上限。我们进一步表明，Tangle 2.0中的通用硬币机制对于强大对手的鲁棒性是必要的。实验结果表明，该协议在典型场景下的确认时间可以达到1s左右，且非冲突事务的确认时间不受冲突的影响.
2022-08-24 cs.DC
Empirical Evaluation and Scalability Analysis of Proof of Team Sprint (PoTS): Reward Fairness, Energy Efficiency, and System Stability
本文实证评估了团队冲刺证明（PoTS）共识算法，相比工作量证明（PoW），它在保持共识完整性的同时提升了奖励公平性、降低了能源消耗（最多64倍），并验证了系统稳定性与可扩展性。
2025-03-25 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
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
The Carnot Bound: Limits and Possibilities for Bandwidth-Efficient Consensus
London School of Economics（伦敦政治经济学院）；Commonware
研究基于领导者的状态机复制中带宽效率的极限，提出两种3轮最终性协议（Carnot 1和Carnot 2），通过纠删码和恢复机制实现低于2.5的数据扩展率，分别解决可提取SMR和完全SMR。
2026-07-29 cs.DC
Correctness and Fairness of Tendermint-core Blockchains
Tendermint-core区块链（例如Cosmos）被认为是当今高能耗工作量证明区块链（如比特币和以太坊）的最可行的替代品之一。它们的特殊性在于，它们旨在在开放系统中提供强一致性（无分叉），该系统结合了两种成分：（i）一组验证器，通过实用拜占庭容错（PBFT）共识协议的变体生成块;（ii）选择策略，通过权益证明机制动态选择节点作为下一个块的验证器。然而，Tendermint底层算法正确的系统模型的确切假设和Tendermint验证的确切属性从未被正式分析过。本文的贡献是双重的。首先，在形式化Tendermint算法的同时，我们精确地描述了系统模型和Tendermint解决的确切问题。我们证明了在最终的同步系统中，Tendermint的修改版本解决了（i）在额外的假设下，一个单一块的验证的一次共识的变体和（ii）多个块的重复共识问题的变体。即使验证器集被拜占庭失败击中，这些结果仍然有效，前提是对于每个一次性共识实例，少于三分之一的验证器是拜占庭的。我们的第二个贡献涉及奖励机制的公平性。众所周知，在无需许可的区块链系统中，主要威胁是公地悲剧，如果奖励机制不充分，可能会导致系统崩溃。奖励机制至少必须公平，即按参与者的成绩按比例分配奖励。我们首次在区块链系统中证明，在基于重复共识的区块链中，当且仅当系统（最终）同步时，存在（最终）公平的奖励机制。我们还表明，原来的Tendermint奖…
2018-12-13 cs.DC cs.NI
Timing Games in Responsive Consensus Protocols
本研究针对区块链中验证者因逐利延迟提案导致响应性难实现的问题，构建时序博弈模型，提出带投票的动态区块奖励机制以达成合作均衡，证明响应性可加速出块，且动态奖励带来的验证者收益差距影响微弱。
2025-10-29 cs.DC cs.GT
Anonymity Preserving Byzantine Vector Consensus
收集匿名意见有各种各样的应用，从简单的告密，发布秘密信息，到复杂的投票形式，参与者根据偏好对候选人进行排名。不幸的是，据我们所知，没有有效的分布式解决方案来解决这个问题。以前，参与者必须信任第三方，运行昂贵的加密协议或牺牲匿名性。在本文中，我们提出了一个最优的解决方案，这个问题称为AVCP，它容忍多达三分之一的拜占庭参与者。AVCP结合了可追踪的环签名来检测双重投票，并从向量共识减少到二进制共识，以确保考虑所有有效投票。我们证明了我们的算法是正确的，并表明，它保留了匿名性与最多的线性通信开销和恒定的消息开销相比，最近的共识基线。最后，我们实证表明，该协议是实用的，通过部署在100台机器上的地理分布在3大洲：美洲，亚洲和欧洲。匿名决定在10秒内达成，并保守地选择可追踪的环签名。
2020-04-27 cs.DC
Proof of Commitment: A Human-Centric Resource for Permissionless Consensus
University of Deusto（德乌斯托大学）
证明承诺（PoCmt）通过实时人类参与的非并行化资源，提供了一种无许可共识机制，确保线性Sybil成本并实现公平性。
2026-01-08 cs.DC
SoK: DAG-based Consensus Protocols
本文系统化梳理基于DAG的共识协议，按可用性与一致性分类，分析其设计、权衡、安全及公平挑战，并指出研究空白与未来方向。
2025-04-22 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
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
GPoS: Geospatially-aware Proof of Stake
针对主要PoS区块链地理空间去中心化受限问题，提出GPoS方法，将地理空间多样性与投票权结合，在HotStuff和CometBFT等协议中实现45%去中心化提升且开销极小。
2025-11-03 cs.DC cs.ET cs.NI
ChonkyBFT: Consensus Protocol of ZKsync
本研究提出应用于ZKsync系统的部分同步BFT共识协议ChonkyBFT，该混合协议基于委员会、仅一轮投票、单时隙最终性，满足n≥5f+1容错，适配ZKsync rollup以实现低延迟等目标，已通过形式化方法验证。
2025-03-19 cs.CR cs.DC cs.LO
A Fair and Lightweight Consensus Algorithm for IoT
针对传统区块链共识机制在资源受限物联网环境中不实用的问题，提出一种公平且轻量级的混合共识算法，通过分布式抽签保证公平提案、集成声誉投票增强信任，经实验验证其关键特性，可满足物联网节点的资源需求。
2025-11-13 cs.CR cs.DC
PBFT-Backed Semantic Voting for Multi-Agent Memory Pruning
FPT University Sun Asterisk（FPT大学Sun Asterisk）
本文提出Co-Forgetting Protocol框架，通过结合上下文感知语义投票、多尺度时间衰减和PBFT共识机制，实现多智能体系统中的同步记忆剪枝，有效减少内存占用并保证容错性。
2025-06-24 cs.AI cs.DC cs.MA
