Topological Characterization of Consensus Solvability in Directed Dynamic Networks
本文研究同步动态有向网络中遗忘型消息对手下的共识可解性，提出基于通信伪球面的拓扑刻画方法及显式判定过程，通过未解释复形和信息流箭头提升几何推理能力。
2023-04-05 cs.DC
Dumbo-NG: Fast Asynchronous BFT Consensus with Throughput-Oblivious Latency
针对现有异步BFT共识吞吐量与延迟矛盾、存在审查风险的问题，提出Dumbo-NG协议，通过交易传播与共识并发执行，实现高吞吐量下延迟稳定且无额外成本抗审查，性能优于现有同类方案。
2024-02-01 cs.CR cs.DC
Consensus Through Knot Discovery in Asynchronous Dynamic Networks
本文提出结识别问题，用于在异步非遗忘且可能断开的动态网络中达成共识，给出可解性的充要条件，并设计KIA算法及进行性能评估。
2024-06-06 cs.DC
Asymptotic Subspace Consensus in Dynamic Networks
Université Paris-Saclay, CNRS, ENS Paris-Saclay, LMF（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、巴黎萨克雷高等师范学校、LMF）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
本文研究了动态网络中渐近子空间一致性的定义、可解性条件及算法退化特性，提出了一种在弱通信假设下实现子空间一致性的方法。
2026-02-22 cs.DC
Resilient Consensus Against Mobile Malicious Agents
本文讨论了新的共识问题，在存在的对手，可以在网络中移动，并导致错误的行为在受攻击的代理。通过采用计算机科学文献中的几种移动对手模型，我们开发了可以减轻此类恶意代理影响的协议。该算法遵循类的平均子序列减少（MSR）算法，根据该算法，代理忽略从邻居在其状态更新收到的可疑值。与静态对手模型不同的是，即使在对手离开后，被感染的代理可能仍然在其值中存在错误，其影响必须考虑。我们开发的网络结构的条件下，完全和非完全图的情况下，所提出的算法保证达到弹性共识。在随机图上进行了大量的仿真，以验证我们的方法在系统的不确定性下的有效性。
2020-06-21 cs.DC cs.SY eess.SY
Consensus in Rooted Dynamic Networks with Short-Lived Stability
我们考虑的问题，解决共识，使用确定性算法在一个同步动态网络与不可靠的，定向点对点的链接，这是一个消息对手的控制下。在现有的大量工作，专注于不经意的消息对手的通信图是从一个预定义的集合中挑选，我们认为消息对手的保证，只有最终发生的稳定期可以表示。我们揭示在何种程度上这种最终的稳定性是必要的和充分的，也就是说，我们提出了最短的稳定期，允许解决共识，结果应该证明是非常有用的系统，表现出不稳定的启动阶段或恢复后，反复发生，大规模的瞬态故障。相反的情况下，较长的稳定期，我们展示了如何解决共识的标准算法技术可以采用，短暂的性质的稳定阶段迫使我们使用更不寻常的算法方法，避免明确等待稳定期的发生。
2017-02-10 cs.DC cs.DS
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
Agreement Tasks in Fault-Prone Synchronous Networks of Arbitrary Structure
该论文证明了在任意图结构的同步网络中，当最多t个节点崩溃时，健忘共识算法至少需要radius(G,t)轮，验证了Castañeda等人的猜想，并将其结果扩展到故障数不小于连通度及k-集合协议问题。
2025-01-27 cs.DC
Distributed Online Data Aggregation in Dynamic Graphs
我们考虑在动态图中聚集数据的问题，即，将源自图中所有节点的数据聚集到特定的节点，即sink。我们感兴趣的是在不同类型的对手下给出这个问题的下界。在我们的模型中，节点被赋予无限的内存和无限的计算能力。然而，我们假设节点之间的通信是通过成对交互进行的，其中节点可以在决定是否传输数据之前交换控制信息，假设每个节点最多可以传输一次数据。当节点从邻居接收数据时，节点可以将其与其自己的数据聚合。我们考虑三种可能的对手：在线自适应对手，不经意的对手，和随机对手，选择成对的相互作用均匀随机。对于在线自适应和不经意的对手，我们给不可能的结果时，节点没有知识的图，不知道未来。此外，我们给出了几个紧界取决于知识（无论是拓扑相关或时间相关）的节点。对于随机对手，我们表明，收集算法，它总是命令一个节点进行传输，是最佳的，如果节点没有知识。此外，我们提出了一种算法，称为等待贪婪，其中一个节点等待或传输取决于一些参数，这是最佳的，当每个节点知道它的未来成对的相互作用与汇。
2016-10-07 cs.CC cs.DC cs.NI
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
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
Multivalued Consensus: General Adversaries Require More Communication
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
该研究针对一般敌手，基于有限射影几何构造敌手结构，得出同步与异步网络中多类共识问题的通信下界，还设计非终止可靠广播协议并证明下界紧性。
2026-08-19 cs.CR cs.DC cs.IT
The Power of Random Symmetry-Breaking in Nakamoto Consensus
Nakamoto共识是世界上许多最大的加密货币（如比特币和以太坊）安全性的基础。常见的说法是，Nakamoto共识只在其底层挖掘难题的难度非常高的情况下才能实现一致性和活性，从而对整体吞吐量和延迟产生负面影响。在这项工作中，我们研究了中本聪共识下广泛的难题的困难，包括非常容易的难题。我们首先分析了一个无对手的设置，并表明，令人惊讶的是，即使是简单的谜题，区块链的公共前缀也会迅速增长。在有对手的情况下，我们对Nakamoto共识进行了一个小的向后兼容的更改，以通过简单的谜题实现一致性和活跃性。我们的洞察力依赖于仔细选择\emph{symmetry-breaking strategy}，这在以前的工作中被大大低估了。本文提出了一种新的方法- \emph{coalescing random walks} --来分析一致性策略下Nakamoto共识的正确性。该方法比现有的集中于限制{ \it收敛机会}的数量的分析方法更强大。
2021-08-22 cs.DC
Gracefully Degrading Consensus and $k$-Set Agreement in Directed Dynamic Networks
我们研究分布式协议在同步定向动态网络中，一个无所不知的消息对手控制通信链路的可用性。我们证明了在只保证弱连接的消息对手下，共识是不可能的，并引入顶点稳定根组件（VSRCs）作为规避这种不可能性的手段：VSRC（k，d）消息攻击者保证最终存在$d$连续轮的间隔，其中每个通信图最多包含由相同过程组成的$k$强（动态）连接分量，其至多具有到其余进程的输出链接。我们提出了一个共识算法，正确的工作下VSRC（1，4 H + 2）的消息对手，其中$H$是动态因果网络直径。另一方面，我们表明，共识是不可能对VSRC（1，H - 1）或VSRC（2，$\infty$）的消息对手，揭示了没有太多的希望来处理更强大的消息对手。然而，我们表明，在不利的网络条件下降级为一般$k$ -集协议的优雅降级共识对于更强的消息对手是可行的：我们提供了$k$ -统一$k$ -集协议算法，其中系统范围的决策值$k$的数量不在算法中编码，而是由消息对手在运行中的实际功率确定：我们的算法在VSRC（n，d）+ MAJINF（k）消息攻击者下保证最多$k$判决值，该算法将VSRC（n，d）（对于一些小的$d$，确保终止）与某些VSRC之间的一些信息流保证MAJINF（k）（确保$k$ -协议）相结合。我们的结果提供了一个显着的一步，精确的可解性/不可能性边界的一般$k$ -集协议在有向动态网络。
2015-01-12 cs.DC cs.DS
Deterministic Fault-Tolerant Local Load Balancing and its Applications against Adaptive Adversaries
本文提出一种结构简单、可指数收敛的确定性容错局部负载均衡算法，可抵御恒定比例节点引发的消息故障，并基于该协议给出两类共识算法应用，分别优化了崩溃故障下的通信复杂度和遗漏故障下的双复杂度指标。
2025-08-02 cs.DC cs.DS
Gosig: Scalable Byzantine Consensus on Adversarial Wide Area Network for Blockchains
现有的拜占庭容错（BFT）协议在联盟区块链场景中面临重大挑战。一方面，我们可以对底层互联网的可靠性和安全性做一些假设。另一方面，联盟区块链上的应用需要一个像比特币一样可扩展的系统，但提供更高的性能以及可证明的安全性。我们提出了一个新的BFT协议，Gosig，它结合了基于密码的秘密领导人选择和多轮投票的协议层与实现层的优化，如基于流言的消息传播。特别是，Gosig即使在完全由对手控制的网络中也能保证安全性，同时通过易于实现的网络连通性假设提供可证明的活性。在一个由分布在五大洲14个城市的140台Amazon EC2服务器组成的广域测试平台上，我们发现Gosig每秒可以完成4,000多笔交易，交易确认时间不到1分钟。
2018-02-05 cs.DC
Agreement Functions for Distributed Computing Models
本文提出了一个令人惊讶的简单表征的一大类模型的分布式计算，通过一个协议功能：对于每一组的进程，功能确定的最佳水平的设置共识，这些进程可以达到。我们表明，任务的可计算性的一大类公平的对手，其中包括，特别是超集封闭和对称的，是精确捕获的协议功能。
2017-03-10 cs.DC
The Cost of Global Broadcast in Dynamic Radio Networks
研究了动态无线网络中的单消息广播问题。我们表明，该问题的时间复杂度取决于数量的稳定性和连接的动态网络拓扑结构和对手提供的动态拓扑结构的适应性。更正式地说，我们使用标准的基于图形的无线电网络模型进行通信建模。为了对动态网络进行建模，我们使用在[Kuhn et al.，STOC 2010]。对于整数参数$T\geq 1$和$k\geq 1$，如果对于$T$连续轮的每个区间，都存在一个$k$ -顶点连通稳定子图，则称动态图为$T$ -区间$k$ -连通.此外，对于整数参数$τ\geq 0$，如果为了构造某个循环$t$的图，对手可以访问直到循环$t-τ$的算法的所有随机性（和状态），则我们说提供动态网络的对手是$τ$不经意的。作为我们的主要结果，我们表明，对于任何$T\geq 1$，任何$k\geq 1$，和任何$τ\geq 1$，对于$τ$不经意的对手，有一个分布式算法广播一个单一的消息在时间$O\big(\big(1+\frac{n}{k\cdot\min\left\{τ,T\right\}}\big)\cdot n\log^3 n\big)$。我们进一步表明，即使是大间隔$k$连接，有效的广播是不可能的通常的自适应对手。对于一个$1$不经意的对手，我们表明，即使是任何$T\leq (n/k)^{1-\varepsilon}$（任何恒定的$\varepsilon>0$）和任何$k\ge…
2016-01-08 cs.DC
Breaking the $\tildeΩ(\sqrt{n})$ Barrier: Fast Consensus under a Late Adversary
我们研究的共识问题，在一个同步的分布式系统的$n$节点下的自适应对手，有一个稍微过时的系统的看法，可以阻止所有传入和传出的通信的一个恒定的分数的节点在每一轮。Ben-Or和Bar-Joseph（1998）的结果表明，任何对线性数量的崩溃故障具有弹性的共识算法都需要在$n$节点网络中对自适应对手进行$\tilde Ω(\sqrt{n})$轮次，受此启发，我们考虑一个后期自适应对手，他在前一轮开始时完全了解网络状态，并且具有无限的计算能力，但是不注意节点的当前状态。我们的主要贡献是随机分布式算法，实现几乎无处不在的共识w. h. p.对后期的自适应对手谁可以阻止$εn$节点在每一轮，一个小常数$ε>0$。我们的第一个协议实现了二元和多元共识，第二个协议实现了多值共识。我们的两个算法都成功地在$O(\log n)$轮具有很高的概率，从而显示出指数差距，上述下界强自适应崩溃失败的对手，这可以加强$Ω(n)$时，允许对手阻止节点，而不是永久崩溃。在我们的算法中，每个节点在每个通信回合中只接触（摊销）恒定数量的对等体。我们表明，我们的算法是最佳的常数（分别。次对数）因子，通过证明每个几乎处处一致性协议在最坏情况下进行$Ω(\log_d n)$轮，其中$d$是每轮中每个节点发起的通信请求数量的上限。我们补充我们的理论结果与实验评估的第一个协议，揭示了短的收敛时间。
2018-05-02 cs.DC
Robustness of Information Diffusion Algorithms to Locally Bounded Adversaries
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文引入图的r-鲁棒性拓扑性质，分析其在分布式共识和广播问题中容忍恶意节点的能力，并证明该性质优于传统连通性和最小度概念。
2012-03-28 cs.DC cs.MA cs.SI
Improved Communication Complexity of Fault-Tolerant Consensus
共识是分布式计算中研究最彻底的问题之一，但仍然存在几十年来尚未弥合的复杂性差距。特别是，在经典的消息传递设置与进程的崩溃，因为开创性的工作Bar-Joseph和Ben-Or [1998] \cite{Bar-JosephB98}和Aspnes和Waarts [1996，1998] \cite{AspnesW-SICOMP-96,Aspnes-JACM-98}在上个世纪，仍然有一个基本的未解决的问题的通信复杂性的快速随机共识对（强）自适应对手崩溃进程任意在线。通信位数的最佳上限是每个进程的$Θ(\frac{n^{3/2}}{\sqrt{\log{n}}})$，而最佳下限是$Ω(1)$。这与针对（弱）遗忘对手的随机共识形成对比，对于随机共识，时间几乎最优的算法保证每个进程\cite{GK-SODA-10}的分摊$O(1)$通信比特。我们设计了一个算法来对抗自适应的对手，减少了几乎线性的因素，以$O(\sqrt{n}\cdot\text{polylog } n)$比特每进程的通信间隙，同时保持几乎最佳的（高达因子$O(\log^3 n)$）的时间复杂度$O(\sqrt{n}\cdot\log^{5/2} n)$。更令人惊讶的是，我们证明这种复杂度确实可以进一步降低，但代价是增加时间复杂度，即，在通信复杂性和时间复杂度之间存在{ \em折衷}。更具体地说，我们的主要共识算法允许将每个进程的…
2022-03-24 cs.DC
Resilient Consensus for Multi-Agent Systems under Adversarial Spreading Processes
本文讨论了新的共识问题的多智能体系统在一个不可靠的环境中，对手正在蔓延。对抗性传播过程的动力学遵循易感染-感染-恢复（SIR）模型，其中感染引起代理的错误行为并影响其状态值。这样的问题设置可以作为社交网络中意见动态的模型，在这种网络中，在大流行时要形成共识，而受感染的个体可能会偏离他们的真实意见。为了确保非传染性病原体之间的弹性共识，困难在于传染性病原体的数量随着时间的推移而变化。我们假设当地的政策制定者实时宣布当地的感染水平，这可以被代理人用于其预防措施。它表明，这个问题可以制定为弹性共识存在的所谓的移动恶意模型，其中的平均子序列减少（MSR）算法是已知的是有效的。我们的特征充分条件的网络结构，不同的政策宣布的感染水平和强度的流行病。对随机图进行了数值模拟，以验证我们的方法的有效性。
2022-01-11 cs.DC cs.SY eess.SY
The Communication Cost of Information Spreading in Dynamic Networks
本文研究了对抗动态网络中分布式信息传播（也称为流言或令牌传播）的消息复杂性，目标是将$k$令牌信息传播到$n$节点网络中的每个节点。假设令牌的数量很大，我们考虑传播令牌的摊销（平均）消息复杂度。我们的重点是令牌转发算法，除了存储、复制和转发令牌之外，不以任何方式操作令牌。我们考虑两种类型的对手，任意重新布线的网络，同时保持连接：自适应的对手，是知道的所有节点和算法（包括当前的随机选择）的状态，和遗忘的对手，是不经意的随机选择的算法。激励我们工作的中心问题是，是否可以实现次二次摊销信息复杂度的信息传播。我们提出了两组结果取决于节点如何发送消息到他们的邻居：（1）本地广播：我们显示了一个紧密的下限$Ω(n^2)$的摊销本地广播的数量，这是匹配的朴素洪泛算法，（2）单播：我们研究的消息复杂度作为网络中的动态变化的数量的函数。为了促进这一点，我们引入了一个自然的复杂性措施，用于分析动态网络称为对手竞争的消息复杂性，对手支付单位成本的每一个拓扑结构的变化。在此模型下，它表明，如果$k$是足够大的，我们可以得到一个最佳的摊销消息复杂度为$O(n)$。我们还提出了一个随机算法，实现次二次摊销消息的复杂性时，令牌的数量并不大下一个不经意的对手。
2018-06-26 cs.DC
Multi-Valued Connected Consensus: A New Perspective on Crusader Agreement and Adopt-Commit
本文提出连通共识问题，统一并推广十字军协议、采纳-提交和分级广播至多值输入，并给出三种异步算法，证明其在崩溃与拜占庭故障下的最优时间复杂度和故障弹性。
2023-08-09 cs.DC
Privacy-Preserving Distributed Maximum Consensus Without Accuracy Loss
针对传统分布式最大共识隐私保护方法加噪导致精度下降的问题，提出基于增广图虚拟节点与特殊初始化的分布式优化方法，可在完美保护隐私的同时保持精度，优于现有噪声类方法。
2024-09-16 cs.CR cs.DC cs.IT
Distributed Optimization Under Adversarial Nodes
Purdue University（普渡大学）；Queen’s University（女王大学）
研究基于共识的分布式优化协议在对抗节点影响下的脆弱性，提出一种鲁棒算法，确保非对抗节点收敛到局部函数极小值的凸包，同时提供图拓扑的容忍条件。
2016-06-29 cs.DC cs.SY eess.SY
On a Voter Model with Context-Dependent Opinion Adoption
针对标准选民模型未考虑观点采纳过程中智能体具体观点的不足，提出上下文依赖的观点传播模型，推导了同步、异步更新下双观点的固定概率与共识时间理论结果。
2024-03-13 cs.DC cs.MA
Back to the Coordinated Attack Problem
本文在消息对手一般模型下刻画协同攻击问题的障碍，给出组合与拓扑两种证明，并提出相应共识算法，展示拓扑方法在分布式可计算性中的解释力。
2021-03-19 cs.DC
Deterministic Bounds in Committee Selection: Enhancing Decentralization and Scalability in Distributed Ledgers
本文针对分布式账本中随机委员会选择的概率性保障局限，聚焦可全局验证的固定规模委员会抽签方法，提出能为敌手影响力提供确定性界的新方法，强化系统去中心化特性，且更适配基于法定人数的应用。
2024-09-16 cs.CR cs.DC
Asynchrony from Synchrony
我们认为同步动态网络，如无线电网络可能有不对称的通信链路，并受通信，而不是处理器故障。在本文中，我们研究了最小的消息生存性，在每一轮的基础上，允许最小的全球合作，即，允许解决任何无等待读写可解决的任务。该文件完全描述了这种生存能力的要求。通过考虑在一轮中删除消息的能力有限的对手，形式化了消息的生存性。在一个方向上删除链接上的消息并不一定意味着在另一个方向上删除该链接上的消息。令人惊讶的是，存在一个最强大的对手，可以解决任何无等待的读/写任务。解决任何无等待读/写任务的任何不同的对手都是较弱的，并且任何较强的对手都不会解决任何无等待读/写任务。ABD \cite{ABD}考虑了处理器故障，得到了一个具有$n/2$弹性的对手，从而可以解决诸如$n/2$ -set-consensus等非读/写等待可解的任务。对于消息对手，我们到达了一个完全具有读写无等待能力的对手。此外，这个对手允许一个相当简单的（我们所知道的最简单的）证明，任何读/写无等待任务的协议复合体是一个细分的单纯形，最后使这个证明对没有代数拓扑先决条件的学生来说是容易获得的，或者免除立即快照复合体是一个细分的单纯形的假设。
2012-03-27 cs.DC
Newton Method over Networks is Fast up to the Statistical Precision
我们提出了一个分布式立方正则化的牛顿方法解决（约束）的经验风险最小化问题的代理网络，建模为无向图。该算法在每个代理方采用不精确的预处理牛顿步骤：通过梯度跟踪共识机制迭代估计集中损失的梯度，并在本地数据集上对Hessian进行子采样。因此，在网络上不交换黑塞矩阵。我们推导出全局的复杂性边界凸和强凸损失。我们的分析揭示了一个有趣的样本和迭代/通信复杂性之间的相互作用：统计上准确的解决方案是可以实现的，在大致相同数量的迭代的集中式立方牛顿方法，与通信成本的顺序为$\widetilde{\mathcal{O}}\big(1/\sqrt{1-ρ}\big)$，其中$ρ$的特点是网络的连通性，每次迭代。这证明了一个显着的通信节省相对于现有的，统计上不经意的，分布式牛顿为基础的方法在网络上。
2021-06-16 cs.DC math.OC
