Complexity of the quorum intersection property of the Federated Byzantine Agreement System
联邦拜占庭协议系统被定义为一对$(V, Q)$，包括一组节点$V$和一个法定函数$Q: V \mapsto 2^{2^{V}} \setminus \{\emptyset\}$，该法定函数为每个节点指定一组节点子集，称为法定切片。一个节点子集是一个quorum，当且仅当它的每个节点也包含至少一个quorum切片。不相交仲裁问题回答的问题是给定的\acrlong{fbas}实例是否包含两个没有公共节点的仲裁。我们表明，这个问题是$\mathsf{NP-complete}$。我们还研究了问题，找到一个最小规模的仲裁，并表明它是$\mathsf{NP-hard}$。此外，我们考虑的问题，检查是否一个给定的子集的节点包含一个仲裁的一些选定的节点。我们证明这个问题是$\mathsf{P-complete}$，并描述了一种方法，解决它在线性时间的节点数和所有仲裁切片的总大小。此外，我们使用参数化的观点来分析其中一些问题的复杂性。
2019-02-18 cs.CC 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
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
Scalable and Secure Computation Among Strangers: Resource-Competitive Byzantine Protocols
在某种程度上，由于比特币等无需许可的系统的兴起，任意节点（其身份事先未知）可以随意加入和离开，我们将可扩展拜占庭协议中的现有研究扩展到一个更实用的模型，其中每个节点（最初）不知道其他节点的身份。一个节点只能通过发送到随机（或任意）节点或响应（如果它选择）从这些目的地接收的消息来发送到新的目的地。我们假设一个同步和完全连接的网络，与完整的信息，但静态拜占庭对手。现有拜占庭协议的一个普遍缺点是诚实节点所产生的通信成本可能与拜占庭节点所产生的通信成本不成比例;事实上，它们可能会显着更高。我们的目标是为{ \em资源竞争}的基本问题设计拜占庭协议，即，诚实节点发送的比特数并不比拜占庭节点发送的比特数多多少。我们描述了一个随机可扩展的算法来解决这个模型中的拜占庭协议，领导人选举和委员会选举。我们的算法发送一个预期的$O((T+n)\log n)$位，并有延迟$O(polylog(n))$，其中$n$是节点的数量，和$T$是$n^2$和由对抗控制的节点发送的位数的最小值。该算法对任意固定$ε> 0$的$(1/4-ε)n$ Byzantine节点都有很好的适应性，并且成功概率很高.我们的工作可以被认为是资源竞争分析的基本拜占庭问题的第一个应用。为了补充我们的算法，我们还展示了资源竞争拜占庭协议的下界。我们证明，在一般情况下，不能希望设计拜占庭协议的通信成本是显着小于拜占庭对手的成本。
2019-07-25 cs.DC cs.DS
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
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
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
Let It TEE: Asynchronous Byzantine Atomic Broadcast with $n \geq 2f+1$
本文改编DAG-Rider，利用TEE提供USIG实现异步拜占庭原子广播，在$n\geq 2f+1$下仅增加常数消息大小，并保持简洁性。
2023-11-16 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
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
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
Symmetry all the way down
Aarhus University（奥胡斯大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
研究不对称信任能否解决分布式任务及具体情况，借助深度层次结构，证明其不增加深度二及以上任务的可解性，通过编译器转换系统展示结果，还证明该结果在深度层次中是紧密的。
2026-07-07 cs.DC
Flexible Byzantine Fault Tolerance
本文介绍了灵活的BFT，围绕两个支柱，更强的弹性和多样性的BFT共识解决方案设计的新方法。第一个支柱，更强的弹性，涉及一个新的断层模型，称为活的，但腐败的断层。存活但损坏的副本可以任意地偏离协议以试图破坏协议的安全性。但是，如果它们不能破坏安全性，它们就不会试图阻止协议的活动性。将活跃但损坏的故障组合到模型中，Flexible BFT比纯拜占庭故障模型更能适应更高的损坏级别。第二个支柱，多样性，设计共识解决方案，其协议记录用于在不同的信念下绘制不同的提交决策。通过这种分离，相同的灵活BFT解决方案支持同步和异步信念，以及拜占庭和存活但损坏的故障的不同弹性阈值组合。在技术层面上，Flexible BFT使用两个新想法实现了上述结果。首先，它介绍了一个同步BFT协议，其中只有提交步骤需要知道网络延迟的界限，因此副本执行协议没有任何同步的假设。其次，它引入了一个概念，称为灵活的拜占庭法定人数解剖不同的法定人数在现有的共识协议中的作用。
2019-05-30 cs.CR cs.DC
The Sum of Its Parts: Analysis of Federated Byzantine Agreement Systems
Federated Byzantine Agreement Systems（FBAS）是共识协议背景下一个令人着迷的新范例。FBAS最初是为Stellar支付网络提供动力而提出的，它可以实例化拜占庭法定系统，而不需要在一组公共验证器上进行带外协议;每个节点都可以自由决定与谁达成协议。因此，可以在FBAS的基础上建立抗Sybil但节能的共识协议，FBAS范式可能的“分散性”可能足以减少环境上不可持续的工作量证明协议的使用。在本文中，我们首先演示了如何确定单个FBAS的鲁棒性，通过精确确定其安全性和活性缓冲区，从而实现与基于阈值的定额系统的比较。使用模拟和示例节点配置策略，然后，我们根据经验调查的假设，而FBAS可以自下而上的方式从个人喜好，战略考虑还应适用于节点运营商，以达到FBAS是强大的，经得起监控。最后，我们调查报告的“开放成员”属性的FBAS。我们观察到，一个往往是一小群节点是专门相关的确定活性缓冲区，并证明在这个顶层的成员资格是有条件的批准，由当前的顶层节点，如果维护安全是一个核心要求。
2022-03-31 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
Relaxed Reliable Broadcast for Decentralized Trust
可靠广播是一个基本的原语，广泛用作分布式系统中数据复制的构建块。非正式地，它确保系统成员提供相同的价值观，即使在模棱两可的拜占庭参与者面前。经典的广播协议是基于集中的（全球已知的）信任假设，通过参与者（法定人数）的集合定义，很可能不会在系统执行失败。在本文中，我们考虑了分散的信任设置，每个系统参与者选择其法定人数在本地的可靠广播抽象。我们介绍了一类轻松可靠的广播抽象，完全符合这些设置。然后，我们描述了一个广播协议，实现最佳的一致性，测量的最大数量的不同的值，从同一来源的系统成员可以提供。特别是，我们建立了这种最佳的一致性是如何与参数的图形表示的分散信任的假设。
2021-09-17 cs.DC
Probabilistic Byzantine Fault Tolerance (Extended Version)
本文提出概率拜占庭容错协议 ProBFT，在部分同步许可系统中以 O(n√n) 消息复杂度和最优通信步数实现高概率安全性与活性，显著降低通信开销。
2024-06-11 cs.DC
A Modular Approach to Construct Signature-Free BRB Algorithms under a Message Adversary
本文研究在双重对手下实现无签名可靠广播的问题，提出模块化策略与新型通信抽象 $k2\ell$-cast，重构出同时容忍拜占庭进程和消息丢失的异步广播算法，且效率优于原算法。
2024-08-30 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
The Price of Decentralization, Paid Twice: A Latency Floor and a Minimal Subsidy from a Geographic Decentralization Invariant
Ryonix Labs Inc.（Ryonix Labs 公司）
本文证明地理去中心化必然导致延迟下限和激励补贴，且两者成恒定比例，通过Solana实测数据验证了中心化风险。
2026-09-18 cs.DC
On the Minimal Knowledge Required for Solving Stellar Consensus
本文证明恒星共识在仅凭初始知识时无法解决，并引入汇点检测器预言机以增强知识，从而使其能够达成共识。
2023-06-23 cs.CR cs.DC
From Symmetric to Asymmetric Asynchronous Byzantine Consensus
本文针对异步拜占庭共识，将 Mostéfaoui 等人的最优随机化无签名协议从对称信任模型推广到非对称信任模型，通过修正协议缺陷并利用非对称法定人数，实现了具有主观信任和常数期望运行时间的最优共识协议。
2021-06-04 cs.DC
Hydrozoan: Latency-Adaptive DAG Consensus under Mixed Byzantine and Crash Faults
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；Mysten Labs；University College London (UCL)（伦敦大学学院）
Hydrozoan提出首个双提交路径DAG共识协议，在混合拜占庭与崩溃故障下自适应选择两或三消息延迟提交，兼顾吞吐与容错，并经Lean 4验证。
2026-09-23 cs.CR cs.DC
