Time- and Space-Optimal Silent Self-Stabilizing Exact Majority in Population Protocols
本文研究了群体协议中的自稳定精确多数问题，证明了无 $n$ 知识时不可解，并提出一种时间与空间最优的静默自稳定协议，使用 $O(n)$ 状态，期望 $O(n)$ 并行时间稳定。
2025-05-31 cs.DC
Brief Announcement: Minimizing Energy Solves Relative Majority with a Cubic Number of States in Population Protocols
本文提出 Circles 群体协议，以 k^3 个状态解决相对多数问题，改进了 O(k^7) 的已知上界，并采用受化学能量最小化启发的更简单设计。
2025-05-05 cs.DC
On the Hierarchy of Distributed Majority Protocols
我们研究$n$代理之间的共识问题，定义如下。最初，每个代理持有两种可能的意见之一。我们的目标是达到一个共识配置，其中每个代理共享相同的意见。为此，代理随机抽样其他代理和更新他们的意见根据一个简单的更新功能取决于抽样的意见。我们考虑两个通信模型：八卦模型和人口模型的变体。在流言模型中，代理在并行、同步的回合中被激活。在种群模型中，一个代理人以一系列离散的时间步骤被激活。对于这两个模型，我们分析了以下自然家族的多数过程称为$j$ -多数：当激活时，每个代理样本$j$其他代理均匀随机（更换），并采取多数意见的样本（打破领带均匀随机）。作为我们的主要结果，我们显示了一个层次结构之间的多数协议：$(j+1)$ -多数（$j > 1$）收敛随机比$j$ -多数任何初始意见配置。在我们的分析中，我们使用Strassen定理来证明耦合的存在。这对Berenbrink等人提出的一个开放性问题的两种意见的情况给出了肯定的答案。[2017]。
2022-05-17 cs.DC
Time and Space Optimal Exact Majority Population Protocols
在本文中，我们研究人口协议的{ \em随机调度}，均匀随机选择成对的$n$代理之间的相互作用。本文的主要结果是第一个时间和空间最优的{ \em精确多数人口协议}，它也工作在高概率。新的协议在最佳的{ \em并行时间} $O(\log n),$，这是等价于$O(n\log n)$顺序{ \em成对的相互作用}，其中每个代理利用最佳数量的$O(\log n)$状态。新的多数协议的时间最优性是可能的，这要归功于本文介绍和分析的固定分辨率相位时钟的新概念。新的相位时钟允许在填充协议中计算近似恒定的并行时间。
2021-06-26 cs.DC cs.DS
Almost logarithmic-time space optimal leader election in population protocols
人口协议的模型是指一个简单的不可区分的实体，通常称为{ \em代理}的大集合。代理通过成对交互进行通信和执行计算。我们研究快速和空间有效的领导人选举人口基数$n$由随机调度，在每个时间步的调度均匀随机选择的互动正是一对代理。我们提出了第一个$o(\log^2 n)$时间的领导选举协议。我们的解决方案在预期的并行时间$O(\log n\log\log n)$，这是等价于$O(n \log n\log\log n)$成对的相互作用。这是目前已知的最快的领导者选举算法，其中每个代理利用渐近最佳数量的$O(\log\log n)$状态。新协议成功地合并和融合了各种{ \em合成硬币}与可变速率{ \em相位时钟}的功率。
2018-05-13 cs.DC
Space-efficient population protocols for exact majority on general graphs
在群体协议模型中研究一般图上的精确多数共识问题，提出了由随机游走弛豫时间和度不平衡参数化的新上下界，并设计了空间高效且具有近乎最优稳定时间的协议。
2025-11-03 cs.DC
An $O(\log^{3/2}n)$ Parallel Time Population Protocol for Majority with $O(\log n)$ States
在人口协议中，底层分布式网络由$n$节点（或代理）（用$V$表示）和一个调度器组成，该调度器连续选择均匀随机的节点对进行交互。当两个节点交互时，它们的状态通过应用仅取决于交互之前的两个节点的状态的状态转换函数来更新。人口协议的效率是根据时间（这是交互的数量，直到节点共同具有有效的输出）和协议使用的节点的可能状态的数量来衡量的。按照惯例，我们考虑并行时间成本，即时间除以$n$。在本文中，我们考虑多数问题，其中每个节点接收黑色或白色的颜色作为输入，目标是让所有节点输出的颜色是输入颜色的大多数。我们设计了一个人口协议，解决了大多数问题，在$O(\log^{3/2}n)$并行时间，既有高概率和预期，而使用$O(\log n)$状态。我们的协议改进了Berenbrink等人最近的协议，该协议在$O(\log^{5/3}n)$并行时间中运行，具有高概率和预期，使用$O(\log n)$状态。
2020-11-25 cs.DC cs.DS
Approximate Majority With Catalytic Inputs
本文研究催化输入（CI）模型下群体协议中的近似多数问题，证明计算精确多数需 $Ω(n^2)$ 次交互，并提出一种常量状态协议在 $O(n \log n)$ 步内以高概率解决近似多数，且对瞬态泄漏事件具有鲁棒性。
2023-04-01 cs.DC
The Expressive Power of Uniform Population Protocols with Logarithmic Space
本文针对人口协议在Θ(log n)至Θ(polylog n)状态区间表达能力未知的空白，证明当状态数为Θ(f(n))且f∈Ω(log n)∩O(n^(1-ε))时，一致与非一致协议恰好能判定一元编码属于NSPACE(f(n)log n)的谓词。
2025-04-08 cs.DC
Byzantine Agreement with Faulty Majority using Bounded Broadcast
Byzantine Agreement是在[Pease，Shostak，Lamport，80]中提出的一种广泛使用的可靠分布式协议。它模拟广播，尽管网络中存在故障方，传统上只使用私有单播链路。在这种情况下，拜占庭协议要求超过2/3的缔约方遵守。[Fitzi，Maurer，00]，为任何服从多数的人构建了一个拜占庭协议，该协议基于一个额外的原语，允许同时向任何两方传输。他们提出了将这些结果推广到更广泛的渠道和更少的合规方的问题。我们证明了2f < kh条件是实现广播与h兼容和f故障方使用k-cast信道的必要和充分条件。
2003-12-25 cs.DC
Loosely-Stabilizing Phase Clocks and the Adaptive Majority Problem
我们提出了一个松散稳定的相位时钟人口协议。在人口模型中，我们给出了一个$n$相同的代理系统，这些代理在一个随机选择的对序列中相互作用。我们的相位时钟是无前导的，它需要$O(\log n)$状态。它永远运行，并且在任何时间点都处于w.h. p的同步状态。当以任意配置启动时，它迅速恢复并在$O(n\log n)$交互w.h. p内进入同步配置。一旦时钟同步，它至少在多$n$并行时间w. h. p.内保持同步配置。我们使用我们的时钟来设计一个松散的-稳定协议，解决了由Alistarh等人引入的比较问题，2021.在这个问题中，代理的子集在任何时候都有$A$或$B$作为输入。目标是跟踪两种意见中哪一种（暂时）占多数。我们表明，如果大多数人至少$Ω(\log n)$代理和一个足够大的偏见是存在的支持，然后协议收敛到一个正确的输出内$O(n\log n)$的相互作用，并保持在一个正确的配置聚$n$的相互作用，w.h. p。
2021-12-02 cs.DC
A Loosely Self-stabilizing Protocol for Randomized Congestion Control with Logarithmic Memory
我们考虑在对等分布式系统中的拥塞控制。这个问题可以简化为以下场景：考虑一组$V$的$n$对等体（本文中称为客户端），它们希望向一个固定的公共对等体（本文中称为服务器）发送消息。我们假设每个客户端$v \in V$以概率$p(v) \in [0,1)$发送消息，并且服务器具有$σ\in \mathbb{N}$的容量，即，它每轮最多可以接收$σ$消息，并且丢弃多余的消息。当客户端发送消息时，服务器可以修改这些概率。理想情况下，我们希望收敛到所有$v,w \in V$都具有$\sum p(v) = σ$和$p(v) = p(w)$的状态。我们提出了一个松散的自我稳定协议，稍微放松legimate状态。我们的协议可以让系统从任何初始状态收敛到一个状态，其中$\sum p(v) \in \left[σ\pm ε\right]$和$|p(v)-p(w)| \in O(\frac{1}{n})$。然后，在预期中为$Ω(n^{\mathfrak{c}})$轮次维护此属性。特别地，初始客户端概率和服务器变量不一定是明确定义的，即，它们可以具有任意值。我们的协议只使用$O(W + \log n)$位的内存，其中$W$是节点标识符的长度，使其非常轻量级。最后，我们指出一个下界的收敛时间，看到我们的协议执行渐近最优（一些多对数因子）。
2019-09-11 cs.DC
Better Safe than Sorry: Recovering after Adversarial Majority
针对对抗性多数攻击下区块链难同时保障休眠客户端安全性与活性的问题，提出可应用于带证书协议的恢复组件，在同步网络中维持攻击期安全性、诚实多数恢复后重拾活性。
2023-11-03 cs.CR cs.DC
A time and space optimal stable population protocol solving exact majority
我们研究人口协议，分布式计算模型适合建模良好混合的化学反应网络和其他物理系统，代理人在成对的相互作用交换信息，但没有控制他们的时间表的互动伙伴。经过充分研究的“多数”问题是，在初始的$n$主体群体中，每个主体都有两个意见之一：$A$或$B$，确定是否有更多的$A$、更多的$B$或平局。*stable* 协议解决这个问题的概率为1，它最终进入一个配置，在该配置中，所有代理都同意$\mathsf{A}$、$\mathsf{B}$或$\mathsf{T}$的正确共识决定，共识不能从该决定改变。我们描述了一个协议，解决了这个问题，使用$O(\log n)$状态（$\log \log n + O(1)$位的内存）和最佳预期时间$O(\log n)$。已知状态数$O(\log n)$对于“输出占优”和“单调”的多对数时间稳定协议类是最优的。这是我们的协议满足的两个自然约束，使其同时对该类具有时间和状态最优性。我们引入了一个关键技术，称为“固定分辨率时钟”，以实现部分同步。我们的协议是 *nonuniform*：转换函数的值$\left \lceil {\log n} \right \rceil$编码在它。我们表明，该协议可以修改为统一的，而增加的状态复杂度$Θ(\log n \log \log n)$。
2022-01-21 cs.DC cs.DS
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
Space-Optimal Majority in Population Protocols
种群协议是一种分布式计算模型，其中具有有限局部状态的$n$代理随机交互，并且合作以集体地计算全局谓词。一系列广泛的论文，在不同的社区，研究了这个模型的可计算性和复杂性的特点。多数或共识是一项中心任务，其中智能体需要共同决定两个状态$A$或$B$中哪一个具有更高的初始计数。两个复杂性度量是重要的：一个协议需要稳定到输出决策的时间，以及每个代理所需的状态空间大小。已知多数需要每个代理的$Ω(\log \log n)$状态以允许多对数时间稳定，并且$O(\log^2 n)$状态是足够的。因此，在上限和下限之间存在指数差距。我们解决这个问题。对于任何$c > 0$常数，我们为任何在$O( n^{1-c} )$时间内稳定的协议提供了一个新的$Ω(\log n)$状态下界。这个结果是有条件的基本单调性和输出假设，满足所有已知的协议。从技术上讲，它代表着对以前下限的重大偏离。而不是依赖于密集的配置，我们引入了一种新的手术技术来构建执行，这与稳定太快的算法的正确性相矛盾。随后，我们的下限适用于一般的初始配置。我们给出了一个算法的多数使用$O(\log n)$状态，并在$O(\log^2 n)$时间稳定。该算法的核心是一个新的无引线相位时钟，它允许节点同步的相位$Θ(n \log{n})$连续的相互作用使用每个节点的$O(\log n)$状态。我们还采用我们的相位时钟建立一个领导选举算法与$O(\l…
2017-07-13 cs.DC cs.DS
Broadcast Distributed Voting Algorithm in Population Protocols
我们考虑的问题，多选择多数表决网络中的$n$代理，每个代理最初选择一个选择，从一组$K$可能的选择。代理人试图推断大多数人的选择，只是通过执行本地的相互作用。人口协议提供了一个框架，用于设计代理之间的成对交互，以便以协调的方式执行任务。本文提出了“广播人口协议”模型，作为每个代理可以同时向所有邻居发送消息的网络中传统人口协议的对应模型。针对广播人口协议模型中的多选择多数表决问题，设计了两种分布式算法。我们证明了这些算法的正确性，并分析其性能的时间和消息的复杂性。实验表明，该算法与传统的种群协议相比，时间复杂度和消息复杂度都有了显著提高，可以应用于消息可以同时发送给一个代理子集的网络中，如无线网络.
2019-07-16 cs.DC cs.MA
Time-Space Trade-offs in Population Protocols
群体协议是分布式计算的一种流行模型，在该模型中，具有较小计算能力的随机交互代理合作以共同执行计算任务。受分子计算，特别是DNA计算的发展的启发，最近的算法工作集中在解决人口模型中简单而基本的任务的复杂性，如领导者选举（需要稳定到一个特殊的“领导者”状态的单个代理），和多数（其中代理必须稳定到两个可能的初始状态中的哪一个具有更高的初始计数）。已知的结果指向这样的算法的时间复杂度和空间复杂度（即，每个代理可用的存储器的大小）之间的固有权衡。在本文中，我们探讨了这种权衡，并提供了新的上限和下限的多数和领导人选举。首先，我们证明了一个统一的下界，它涉及到每个节点的可用空间与协议实现的时间复杂度：例如，我们的结果意味着，任何协议解决这些任务的$n$代理使用$O( \log \log n )$状态必须采取$Ω( n / \rm{polylog} n )$预期的时间。这是第一个结果来表征时间复杂度的协议，采用超常数的状态数，每个节点，并证明了快速，多对数运行时间要求协议有相对较大的空间成本。在积极的一面，我们给出的算法表明，快速，多对数稳定时间可以实现每个节点使用$O( \log^2 n )$空间，在这两个任务的情况下。总体而言，我们的研究结果突出了人口协议中多数选举和领导选举的$O(\log \log n)$和$Θ( \log^2 n )$状态空间大小之间的时间复杂度分离，并引入了新的技术，这…
2017-04-17 cs.DC
Ranking Opinions with Few States in Population Protocols
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Institue of Science and Technology Austria（奥地利科学理工学院）
该研究提出了一种使用$ k^3 $状态的人口协议，解决了相对多数问题，并进一步扩展以处理各种破 tie 机制和不同颜色的初始顺序情况。
2026-05-18 cs.DC
Exact size counting in uniform population protocols in nearly logarithmic time
我们研究人口协议：网络的匿名代理下的调度程序，挑选对代理均匀随机互动。大小计数问题是计算人口中代理的确切数量$n$，假设没有领导者（每个代理都在相同的状态下开始）。我们给出了第一个协议，解决了这个问题在次线性时间。该协议在$O(\log n \log \log n)$时间内收敛，并以概率$1-O(\frac{\log \log n}{n})$使用$O(n^{60})$状态（每个代理的$O(1) + 60 \log n$内存位）。时间复杂度也是预期的$O(\log n \log \log n)$。收敛时间也是预期的$O(\log n \log \log n)$。重要的是，与大多数已发表的具有$ω(1)$状态的协议不同，我们的协议是_uniform_的：它对任何种群大小使用相同的转换算法，因此不需要将种群大小的估计嵌入到算法中。一个子协议是第一个统一的子线性时间的领导者选举人口协议，采取$O(\log n \log \log n)$时间和$O(n^{18})$状态。计数和领导选举协议的状态复杂度可以分别降低到$O(n^{30})$和$O(n^{9})$，同时增加时间到$O(\log^2 n)$。
2018-05-13 cs.CC cs.DC
Near-optimal population protocols on bounded-degree trees
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Sorbonne Université, CNRS, LIP6（索邦大学，法国国家科学研究中心，LIP6）
本研究提出两种新颖协议，展示在有限度树上，通过自稳定2跳着色和树定向算法，实现领导者选举和精确多数问题的高效解决。
2026-08-19 cs.DC cs.DS
Minimizing Message Size in Stochastic Communication Patterns: Fast Self-Stabilizing Protocols with 3 bits
本文考虑的基本$\mathcal{PULL}$模型的通信，在每一轮中，每个代理提取信息，从几个随机选择的代理。我们试图确定在每个交互（消息大小）中透露的最小信息量，但允许基本信息传播任务的有效和鲁棒的计算。我们专注于多数位传播问题，认为人口的$n$代理，与指定的子集的源代理。每个源代理持有一个输入位，每个代理持有一个输出位。目标是让所有代理将其输出位收敛到源的最频繁输入位（多数位）。请注意，单个源代理的特定情况对应于经典的广播问题。我们专注于严重的容错自稳定的上下文中，最终必须达到一个正确的配置，尽管所有的代理开始执行任意的初始状态。我们首先设计了一个通用的编译器，它基本上可以转换任何自稳定的算法，具有一定的属性，使用$\ell$位的消息，一个只使用$\log \ell$位的消息，而在运行时间只付出很小的惩罚。通过递归地应用这个编译器，我们得到了一个自稳定的时钟同步协议，在该协议中，代理在$\tilde O(\log n\log T)$轮内以给定的整数$T$为模同步它们的时钟，并且使用仅包含$3$比特的消息。然后，我们采用新的时钟同步工具，以获得一个自稳定的多数位传播协议，收敛在$\tilde O(\log n)$时间，w.h.p.，在每一个初始配置上，只要支持少数意见的来源的比例远离一半。此外，该协议每次交互也仅使用3位。
2016-11-04 cs.DC
Population Protocols with Unordered Data
本文提出带无序数据的群体协议，研究匿名群体在无限数据域上处理无序序列的能力，证明可判定绝对多数，并刻画即时观察限制下的表达能力。
2023-07-04 cs.DC cs.LO
Distributed Computation with Continual Population Growth
利用合成工程细菌进行计算是一个充满活力和活跃的领域，在生物生产，生物传感和医学中有许多应用。由于缺乏鲁棒性和单细胞内的资源限制，最近人们对细菌之间通信的分布式方法产生了兴趣。在本文中，我们专注于人口增长同时发生的问题，并可能干扰，所需的生物计算。具体来说，我们提出了一个快速协议在系统中的人口连续增长的多数共识问题，并证明了它正确地识别初始多数两个输入之间的高概率，如果初始差异是$Ω(\sqrt{n\log n})$，其中$n$是总的初始人口。我们还提出了一个快速的协议，正确地计算与非的两个输入的高概率。我们证明，与非门协议与连续增长的多数共识协议相结合，使用后者作为一个放大器，它是可以实现电路计算任意布尔函数。
2020-05-14 cs.DC math.PR
Byzantine-Resilient Population Protocols
本文研究拜占庭容错的群体协议，针对多数共识问题，提出两种算法并组合，显著提升容错性至$f \leq n/c$，且能对抗动态对手。
2024-02-04 cs.DC
Global Majority Consensus by Local Majority Polling on Graphs of a Given Degree Sequence
假设在图$G$中，顶点可以是红色或蓝色。设$k$为奇数。在每个时间步，$G$中的每个顶点$v$轮询$k$随机邻居并采用多数颜色。如果它没有$k$邻居，它就简单地轮询所有邻居，或者如果$v$的度是偶数，则轮询所有邻居。我们研究这个协议的图形的一个给定的度序列，在以下设置：最初$G$的每个顶点是红色的概率独立$α< \frac{1}{2}$，否则是蓝色的。我们表明，如果$α$是足够的偏见，然后以高概率达成共识的初始全球多数在$O(\log_k \log_k n)$步骤，如果$5 \leq k \leq d$，和$O(\log_d \log_d n)$步骤，如果$k > d$。这里，$d\geq 5$是有效最小度，在度序列中出现$Θ(n)$次的最小整数。我们进一步表明，在这样的图中，任何本地协议，其中一个顶点不改变颜色，如果它的所有邻居都有相同的颜色，需要时间至少$Ω(\log_d \log_d n)$，具有很高的概率。此外，我们还演示了如何以简单的方式应用上述稀疏图的技术来获得连通域中Erdens-Rényi随机图的界。
2019-07-30 cs.DC math.PR
Peregrine 2.0: Explaining Correctness of Population Protocols through Stage Graphs
我们提出了一个新版本的Peregrine，用于分析和参数化验证人口协议的工具[Blondin et al.，CAV'2018]。群体协议是一种计算模型，分布式计算社区对其进行了深入的研究，其中移动匿名代理随机交互以执行任务。Peregrine 2.0提供了一个基于阶段图构造的新型验证引擎。阶段图是证明证书，在[Blondin等人，CAV'2020]，其通常简洁并且可以独立检查。此外，与Peregrine 1.0的技术不同，阶段图方法可以验证执行永不终止的协议，这类协议包括最近的快速多数协议。Peregrine 2.0还具有一个新颖的证明可视化组件，允许用户交互式地探索为给定协议生成的阶段图。
2020-07-15 cs.DC
Robustness and efficiency of leaderless probabilistic consensus protocols within Byzantine infrastructures
研究了噪声拜占庭网络中具有低计算复杂性的无领导二进制多数一致性协议.使用计算机模拟，我们表明，显式随机化的共识协议可以显着增加对故障和恶意节点的鲁棒性。我们确定了各种拜占庭攻击策略的最佳数量的随机性在不同类型的网络拓扑结构。
2019-11-20 cs.DC math.PR
Fast Graphical Population Protocols
设$G$是$n$节点上的图。在随机种群协议模型中，一组$n$不可区分的、资源有限的节点通过成对交互共同解决任务。在每次交互中，两个随机选择的邻居首先读取彼此的状态，然后更新它们的本地状态。当$G$是一个集团时，在这个模型中，丰富的研究已经建立了基本任务复杂性的严格上限和下限，例如多数和领导选举。具体来说，在集团中，这些任务可以快速解决，即，在$n \operatorname{polylog} n$成对交互中，具有高概率，每个节点使用最多$\operatorname{polylog} n$状态。在这项工作中，我们考虑更一般的设置，其中$G$是一个任意的图形，并提出了一种技术，用于模拟协议设计的全连接网络在任何连接的规则图。我们的主要结果是一个模拟，是有效的许多有趣的图形家庭：大致上，模拟开销是多对数的节点数，和二次的电导图。作为一个示例应用程序，我们表明，在任何有电导$ϕ$的正则图中，领导选举和确切多数都可以在$ϕ^{-2} \cdot n \operatorname{polylog} n$成对相互作用中以高概率解决，每个节点最多使用$ϕ^{-2} \cdot \operatorname{polylog} n$状态。这表明，有快速和空间有效的人口协议的领导人选举和确切多数的图具有良好的扩展性能。我们相信，我们的研究结果将被证明是普遍有用的，因为它们允许有效的技术转移之间的良好混合（集…
2021-05-11 cs.DC cs.DS
Robust Comparison in Population Protocols
最近，人们对种群模型的计算和复杂性特性产生了浓厚的兴趣，该模型假设$n$是匿名的，计算有界的节点，随机交互，并试图联合计算全局谓词。在这个模型中，研究多数和共识动态的工作已经取得了重大进展：假设每个节点最初处于$X$或$Y$两个状态之一，确定哪个状态具有更高的初始计数。在本文中，我们考虑了多数/共识的自然推广，我们称之为比较。我们有两个基线状态，$X_0$和$Y_0$，在任何初始配置中以固定的、可能很小的计数出现。重要的是，其中一个状态的计数比另一个高：我们将假设$|X_0| \ge C |Y_0|$为某个常数$C$。挑战在于设计一种协议，该协议可以快速可靠地决定基线状态$X_0$和$Y_0$中的哪一个具有更高的初始计数。我们提出了一个简单的算法解决比较：基线算法使用每个节点的$O(\log n)$状态，并在$O(\log n)$（并行）时间内以高概率收敛到一个状态，在该状态下，全体人口以与初始$|X_0|$与$|Y_0|$浓度成比例的速率对$X$或$Y$的意见进行投票。然后，我们描述如何这样的输出，然后可以用来解决比较。该算法是自稳定的，在这个意义上，它收敛到正确的决定，即使相对计数的基线状态$X_0$和$Y_0$动态变化期间执行，和泄漏鲁棒的，在这个意义上，它可以承受虚假的错误反应。我们的分析依赖于一个新的鞅浓度的结果，涉及到人口协议的演变，其预期的（稳态）分析，这应该是广泛适…
2022-01-11 cs.DC
A Quasi-Optimal Leader Election Algorithm in Radio Networks with Log-Logarithmic Awake Time Slots
无线电网络（RN）是由$n \ge 2$无线电站组成的分布式系统（\textit{ad hoc networks}）。假设数目$n$未知，两个不同的模型RN无冲突检测（\textit{no-CD}）解决：模型与\textit{weak no-CD} RN和一个与\textit{strong no-CD} RN。我们设计和分析了两个分布式的领导选举协议，每一个运行在上述两个（无CD RN）模型，分别。两个随机化协议都被示出为在$\BO(\log{(n)})$预期时间内选举领导者，没有站在多于$\BO(\log{\log{(n)}})$时隙内被唤醒（这样的算法被称为\textit{energy-efficient}）。因此，建立了一类新的有效算法，匹配的$Ω(\log{(n)})$的时间下限由Kushilevitz和Mansour。
2006-07-07 cs.DC cs.NI
Passively Mobile Communicating Logarithmic Space Machines
提出了一种新的被动移动无线传感器网络的理论模型。我们称之为PALOMA模型，代表被动移动对数空间机器。主要修改w.r.t.人口协议模型是，现在的代理，而不是自动机，是图灵机，其内存是对数的人口规模n。请注意，新模型仍然很容易实现与当前的技术。我们专注于完整的通信图。我们定义的复杂性类PLM，由所有对称谓词的输入分配，是稳定计算的PALOMA模型。我们假设这些代理最初是相同的。令人惊讶的是，事实证明，PALOMA模型可以为代理分配唯一的连续ID，并通知他们人口规模！这使我们能够直接模拟O（nlogn）空间的确定性图灵机，从而建立SPACE（nlogn）中的任何对称谓词也属于PLM。接下来我们证明PALoma模型可以模拟社区协议模型，从而改进了NSPACE（nlogn）中所有对称谓词的先前下限。更进一步，我们推广了确定性TM的模拟，以证明PALOMA模型可以模拟O（nlogn）空间的非确定性TM。虽然提供了相同的下限，但这里重要的是，现在以直接的方式获得该界限，在这个意义上，它不依赖于指针机对TM的模拟。最后，通过证明O（nlogn）空间的非确定性TM决定了任何语言都可以通过PALOMA模型稳定计算，我们最终得到了PLM的精确表征：它正是NSPACE（nlogn）中所有对称谓词的类。
2010-04-20 cs.DC
Consensus Under Adversary Majority Done Right
本文系统梳理共识协议在对手占多数时的模型，指出客户端建模细节是矛盾关键，并跨四个维度十六种模型精确刻画安全性与活性韧性，统一早期结果并填补文献空白。
2025-05-24 cs.CR cs.DC
Efficient size estimation and impossibility of termination in uniform dense population protocols
我们研究均匀人口协议：网络的匿名代理人的成对的相互作用是随机选择的，每个代理人使用一个相同的过渡算法，不依赖于人口的大小$n$。许多现有的用于领导选举和多数计算的polylog $(n)$时间协议是不均匀的：为了正确操作，它们需要所有代理都用$n$的近似估计（具体地说，确切值$\lfloor \log n \rfloor$）进行初始化。我们的第一个主要结果是一个统一的协议计算$\log(n) \pm O(1)$在$O(\log^2 n)$时间和$O(\log^4 n)$状态（$O(\log \log n)$位的内存）的概率高。协议是收敛的，但不是终止的：当估计值接近$\log n$的真实值时，它不会发出信号。如果它可以被终止，这将允许与协议的组合，例如那些用于领导者选举或多数的协议，这些协议最初需要大小估计，以使它们统一（尽管失败的概率很小）。我们展示了我们的主协议如何以一种简单而优雅的方式与其他协议间接组成，基于无领导者的相位时钟，这表明这些协议实际上可以统一。然而，我们的第二个主要结果意味着，协议不能终止，一个更强的结果的后果：一个统一的协议，任何任务需要超过常数的时间不能终止，即使概率界以上0，如果无穷多个初始配置是密集的：任何状态目前最初占用$Ω(n)$代理。(In不允许有任何领导者）。至关重要的是，无论记忆或时间允许，结果都成立。最后，我们表明，与初始的领导者，我们的大小…
2019-07-28 cs.CC cs.DC
Consensus Time in 3-Majority and 2-Choices Is Determined by the Maximum Initial Opinion Density
Université Côte d’Azur, Inria, CNRS, i3s（法国蔚蓝海岸大学、Inria、法国国家信息与自动化研究所、i3s实验室）
研究同步模型下完全图上3-Majority和2-Choices动态的共识时间，发现其由最大初始意见密度决定，并给出紧界。
2026-09-30 cs.DC
Phase transition of the 3-majority opinion dynamics with noisy interactions
本文研究带均匀通信噪声的3-Majority意见动力学，证明其在全连接网络和二元意见下存在相变：噪声概率小于1/3时可在对数时间内达到持续多项式轮次的几乎共识亚稳态并保留初始多数意见，大于1/3时共识不可能形成，且其抗噪性弱于Undecided-State动力学。
2024-12-31 cs.CC cs.DC cs.SI
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
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
An Almost Tight Lower Bound for Plurality Consensus with Undecided State Dynamics in the Population Protocol Model
本文在人口协议模型的未决状态动态下研究多数共识问题，证明了即使初始偏差很大，稳定时间仍需要 Ω(k log(√n/(k log n))) 的并行时间，且该下界在 k ≤ n^(1/2-ε) 范围内几乎紧。
2025-05-05 cs.DC
Universally Composable Simultaneous Broadcast against a Dishonest Majority and Applications
本研究在通用可组合性框架下修订同时广播定义，提出基于时间锁加密的抗自适应敌手（不诚实多数）协议，并展示其在分布式随机数生成与去中心化投票中的应用。
2023-07-21 cs.CR cs.DC
Selective Population Protocols
本文提出选择性群体协议，通过状态空间划分和响应者条件选择提升分布式计算效率，在领导者选举、多数计算及中位数计算上取得显著时间改进。
2025-09-22 cs.DC cs.DS
Large Flocks of Small Birds: On the Minimal Size of Population Protocols
人口协议是一个完善的模型，分布式计算的移动有限状态代理的存储空间非常有限。一个经典的结果建立了人口协议计算精确的Presburger算法中定义的谓词。我们开始研究计算一个给定的谓词作为其大小的函数所需的最小内存量。我们目前的结果的谓词$x \geq n$为$n \in \mathbb{N}$，更一般的谓词对应于系统的线性不等式。我们表明，它们可以计算的协议与$O(\log n)$状态（或更一般地说，对数系数的谓词），而且，令人惊讶的是，一些家庭的谓词可以计算的协议与$O(\log\log n)$状态。我们给出了一类1-感知协议的基本匹配下界。
2018-01-02 cs.CC cs.DC
Optimal Bootstrapping of PoW Blockchains
工作量证明（PoW）区块链在早期阶段容易受到对抗性多数挖掘攻击，这是由于早期参与和相应的低净哈希功率。Bootstrapping通过防止多数挖掘攻击来确保过渡阶段的安全性和活性，允许PoW链增长参与基础和相应的挖掘哈希功率。活性是特别重要的，因为活性的损失将导致诚实的挖掘奖励的损失，减少诚实的参与，从而产生不希望的螺旋;实际上，现有的自举机制提供特别弱的活性保证。在本文中，我们提出了Advocate，这是一种新的自举方法，它实现了两个主要结果：（a）中本聪最长链协议在绝对多数对手下的最佳活性和低延迟;（b）立即黑盒推广到各种基于并行链的扩展架构，包括OHIE和Prism。我们通过全栈实现证明了Advocate在90%对抗性多数下的鲁棒性。
2022-08-22 cs.CR cs.DC
Distributed Download from an External Data Source in Faulty Majority Settings
本文研究故障多数设置下从外部数据源下载数据的问题，提出随机和确定性协议，在拜占庭和崩溃故障模型中实现接近最优的查询复杂度、时间复杂度和消息大小。
2024-12-27 cs.DC cs.DS
On the push&pull protocol for rumour spreading
异步推拉协议是一种在图$G$中传播谣言的随机分布式算法，其工作原理如下。速率为1的独立泊松时钟与$G$的顶点相关联。最初，$G$的一个顶点知道谣言。每当顶点$x$的时钟振铃时，它调用随机邻居$y$：如果$x$知道谣言而$y$不知道，则$x$告诉$y$谣言（推送操作），如果$x$不知道谣言而$y$知道谣言，则$y$告诉$x$谣言（拉取操作）。$G$的平均传播时间是所有顶点知道谣言所花费的期望时间，并且$G$的保证传播时间是最小时间$t$，使得在时间$t$之后，概率至少为$1-1/n$。该协议的同步变体已被广泛研究，其中每个时钟在时间$1,2,\dots$精确地振铃。我们证明了以下结果的任何$n$ -顶点图：在任一版本中，平均传播时间是最多的线性，即使只有拉操作是使用，和保证的传播时间是在一个对数因子的平均传播时间，所以它是$O(n\log n)$。在异步版本中，平均扩展时间和保证扩展时间均为$Ω(\log n)$。我们给出的例子说明，这些界限是最好的可能常数因子的图形。我们还证明了在两个版本的保证传播时间之间的理论关系。首先，在所有图表中，异步版本中的保证传播时间都在同步版本中的保证传播时间的$O(\log n)$因子范围内，并且这是严格的。接下来，我们找到了异步扩展时间是对数的图的例子，但是同步版本是多项式大的。最后，我们证明了任何图的同步扩展时间的异步扩展时间的比率是$O(n^{…
2015-09-16 cs.DC math.PR
Randomized Rumor Spreading Revisited (Long Version)
我们开发了一种简单而通用的方法来分析全连接网络中的随机谣言传播过程。与以前的所有作品，其中大量利用的过程中的精确定义的调查，我们只需要了解的概率和事件的协方差，不知情的节点成为知情。这种普遍性使我们能够很容易地分析经典的推、拉和推拉协议，无论是在它们的纯版本还是在几个变体中，例如消息以恒定概率失败或节点每轮调用其他节点的随机数。也可以分析一些动态模型，例如，当网络是每轮独立采样的$G(n,p)$随机图时[Clementi et al.（ESA 2013）]。尽管这种一般性，我们的方法确定的预期谣言传播时间精确除了添加剂常数，这是更精确的比几乎所有以前的作品。我们还证明了尾界显示，从预期的偏差超过一个添加剂的$r$轮数发生的概率最多$\exp(-Ω(r))$。我们进一步使用我们的方法来讨论共同的假设，节点可以回答任何数量的来电。我们观察到，只有一个电话可以回答的限制导致显着增加的推拉协议的运行时间。特别地，该过程的双对数结束阶段现在需要对数时间。这也增加了从渐近最优$Θ(n \log\log n)$ [Karp，Shenker，Schindelhauer，Vöcking（FOCS 2000）]到$Θ(n \log n)$的消息复杂度。我们提出了一个简单的变化的推挽式协议，恢复到双对数结束阶段，从而$Θ(n \log\log n)$消息的复杂性。
2023-03-20 cs.DC cs.DS math.CO
