AUPE: Collaborative byzantine fault-tolerant peer-sampling
University of Bordeaux, Bordeaux-INP, CNRS-LaBRI（波尔多大学，波尔多国立理工学院，法国国家科学研究中心-拉布里实验室）
AUPE提出首个协作式拜占庭容错对等采样协议，利用可信节点消除偏差，在10,000节点模拟中优于现有方案，即使面对26%恶意节点仍保持近乎完美韧性。
2026-09-17 cs.DC
TrustMesh: A Blockchain-Enabled Trusted Distributed Computing Framework for Open Heterogeneous IoT Environments
本文提出TrustMesh，一种面向开放异构IoT环境的区块链可信分布式计算框架，通过三层架构结合许可链与多阶段PBFT协议，支持非确定性调度且保持拜占庭容错，在冷链监控实验中故障检测延迟低于150毫秒，有效平衡了安全性、性能与灵活性。
2025-01-17 cs.DC
Classifying Trusted Hardware via Unidirectional Communication
众所周知，拜占庭容错（BFT）共识不能解决经典的异步消息传递模型时，三分之一或更多的进程可能是错误的。由于许多现代应用程序需要更高的容错，这个界限已经通过引入防止拜占庭进程向其他进程发送冲突消息的非模糊机制来规避。使用可信硬件是实现非模糊性的一种方式。在文献中已经考虑了几种不同的可信硬件模块。在本文中，我们研究是否所有可信的硬件模块是等效的，他们提供给一个系统的权力。我们表明，虽然他们都防止模棱两可，我们可以分区可信的硬件模块分为两个不同的电源类，那些采用共享内存原语，和那些不。我们分开这些类使用一个新的概念，我们称之为单向性，它描述了一个有用的保证的能力，以防止网络分区的进程。我们发现，基于共享内存的硬件原语提供单向性，而其他人没有。
2021-05-21 cs.CR cs.DC
Hopper: Bounded-Memory Collaborative Debiasing for Byzantine-Tolerant Peer Sampling
Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, LaBRI, UMR 5800（波尔多大学、法国国家科学研究中心、波尔多国立高等电子与信息技术学院、计算机研究实验室）
Hopper提出有界内存去偏协议，通过流估计器BitMatcher和饱和触发衰减机制BMDecay，应对延迟平衡攻击，实现拜占庭容错对等采样的快速恢复与可信协作。
2026-09-21 cs.CR cs.DC
A PoW-less Bitcoin with Certified Byzantine Consensus
针对可信验证者管理的DLT，提出结合改进PBFT与修订FROST的权威证明共识，替换比特币PoW，为数字支付和CBDC提供安全基础。
2023-05-09 cs.DC
Trust Management as a Service: Enabling Trusted Execution in the Face of Byzantine Stakeholders
对于通过网络部署和远程访问的关键服务来说，信任无疑是最重要的挑战。这些系统面临着各种各样的威胁，从漏洞到漏洞利用，主动攻击，流氓操作员，或者只是粗心的管理员。为了保护这样的应用，需要保证它们被正确地配置并且安全地提供有“秘密”（例如，加密密钥），这不仅是为了保护其数据的机密性、完整性和新鲜性，而且也是为了保护其代码。此外，这些秘密不应该由单个利益相关者控制-这可能会受到损害并代表单点故障-并且它们必须在软件版本中受到保护，因为攻击者无法通过恶意更新访问它们。解决这些挑战的传统方法通常使用临时技术，并最终依赖于硬件安全模块（HSM）作为信任根。我们提出了一个更强大和通用的方法来信任管理，而不是依赖于可信的执行环境（TEE）和一组利益相关者作为信任的根。我们的系统PALAEMON可以作为部署在不可信环境中的托管服务运行，即，可以将其操作委托给不可信的云提供商，保证数据将保持机密，尽管不信任任何个人（即使具有根访问）或系统软件。PALAEMON以安全、高效和经济的方式解决了开发可信网络应用程序和服务时面临的五个主要挑战。我们对一系列基准测试和实际应用程序的评估表明，PALAEMON执行效率高，可以保护服务的秘密，而不改变其源代码。
2020-03-31 cs.CR cs.DC
DuoBFT: Resilience vs. Performance Trade-off in Byzantine Fault Tolerance
本文提出了DuoBFT，拜占庭容错协议，使用可信组件提供提交决策的混合故障模型，除了提交决策的BFT模型。通过这样做，它使客户端能够为其命令选择响应故障模型。在内部，DuoBFT在混合模型和拜占庭模型下提交每个客户端命令，但由于混合提交比BFT提交需要更少的通信步骤，并且使用更小的法定人数，因此客户端可以从混合模型中的低延迟提交中受益。DuoBFT使用通用的视图更改协议来处理两种故障模型。为了实现这一目标，我们启用了一个概念，称为灵活的法定人数在混合故障模型中，通过重新审视混合协议中的法定人数交集要求。灵活的法定人数技术使得能够具有与BFT视图改变法定人数相同大小的混合视图改变法定人数。这为在单个统一协议中有效地组合两种故障模型铺平了道路。我们对广域部署的评估表明，DuoBFT可以在不牺牲吞吐量的情况下提供比现有协议低30%延迟的混合提交。就绝对值而言，DuoBFT在地理上复制的部署中提供低于200毫秒的延迟。
2022-02-08 cs.DC
Decentralized Federated Policy Gradient with Byzantine Fault-Tolerance and Provably Fast Convergence
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
针对联邦强化学习缺乏容错保证或依赖中心节点的问题，提出首个去中心化拜占庭容错策略梯度算法，结合鲁棒聚合与弹性协议消除中心依赖，并验证其加速效果与抗攻击能力。
2024-01-07 cs.AI cs.DC cs.LG
Distributed Randomness from Approximate Agreement
随机化是设计分布式系统的关键工具。公共硬币原语使系统成员能够就一个不可预测的随机数达成一致，已被证明特别有用。然而，我们观察到，这是不可能实现一个真正的随机共同硬币协议在一个容易出错的异步系统。为了避免这种不可能性，我们引入了两个放松的完美的共同硬币：（1）近似共同硬币产生随机数是彼此接近的;（2）蒙特卡罗共同硬币产生一个共同的随机数与任意小，但非零，失败的概率。建立在近似协议原语之上，我们获得了两个抽象的高效异步实现，容忍高达三分之一的拜占庭进程。我们的协议不假设可信的设置或公钥基础设施，并收敛到完美的硬币在协议运行时间呈指数级快速。通过将我们的Monte Carlo共同硬币协议插入到一个众所周知的共识算法中，我们设法得到一个二进制拜占庭协议，该协议具有$O(n^3 \log n)$通信复杂性，对自适应对手具有弹性，并且在没有可信设置或PKI的情况下容忍最佳故障数$f<n/3$。据我们所知，目前为止，在这种设置下实现的二进制拜占庭协议的最佳通信复杂性是$O(n^4)$。我们还展示了如何近似共同的硬币，结合一个变种的格雷码，可以用来解决一个有趣的问题，相交的随机子集，我们在本文中介绍。
2022-05-24 cs.DC
Optimal Communication Complexity of Authenticated Byzantine Agreement
拜占庭协议（Byzantine Agreement，BA）是分布式计算中最基本的问题之一，其通信复杂性是一个重要的效率度量。由于Dolev和Reischuk给出的一个下界，在最坏的情况下，二次通信对于BA是必要的。Berman等人已经证明，该下限对于使用$f < n/3$的未认证设置是紧的，但是对于使用$n/3 \le f < n/2$的认证设置仍然存在相当大的差距。本文提供了两个结果，以缩小这一差距。两种协议都具有二次通信复杂性，并且在弹性和假设方面具有不同的权衡。第一个协议实现了$f < n/2$的最佳弹性，但需要一个可信的阈值签名设置。第二个协议在标准PKI模型中实现了接近最优的弹性$f \le (1/2 - \varepsilon)n$。
2021-01-29 cs.CR cs.DC
Scalable Byzantine Consensus via Hardware-assisted Secret Sharing
对区块链技术的兴趣激增，重新激发了对有效拜占庭共识方案的研究。特别是，区块链社区一直在寻找方法，将传统的拜占庭容错（BFT）协议有效地集成到区块链共识层中，允许各种金融机构安全地商定交易顺序。然而，现有的BFT协议由于其$O(n^2)$消息复杂度而只能扩展到数十个节点。在本文中，我们提出了FastBFT，一个快速和可扩展的BFT协议。FastBFT的核心是一种新颖的消息聚合技术，它将基于硬件的可信执行环境（TEE）与轻量级秘密共享原语相结合。将该技术与几种其他优化（即，乐观执行、树形拓扑和故障检测），FastBFT即使在大规模网络中也能实现低延迟和高吞吐量。通过系统的分析和实验，我们证明了FastBFT具有更好的可扩展性和性能比以前的BFT协议。
2018-11-14 cs.CR cs.DC
Pirateship: Append-Only Ledgers for (Mostly) Trusted Execution Environments
UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；IST Lisbon & INESC-ID（里斯本理工学院与信息系统与计算机研究所）；Azure Research, Microsoft（微软 Azure 研究院）
Proteus是一种新的分布式共识协议，通过在CFT协议中嵌入BFT协议，提供在TEE被攻破时的完整性保障，同时保持性能。
2026-09-15 cs.DC
Fast B4B: Fast BFT for Blockchains
低延迟是部分同步拜占庭共识协议的期望属性之一。以前的协议已经通过两个通信步骤实现了共识，或者通过减少协议可以容忍的故障数量的界限（$f \leq \frac{n-1}{5}$），或者使用可信执行环境（TEE）等可信硬件。在本文中，我们提出了一种称为快速B4B的协议，该协议在两个通信步骤中实现了共识。快速B4B可以容忍部分BFT共识可以容忍的最大数量的故障（$f \leq \frac{n-1}{3}$）。此外，Fast B4B不需要使用任何可信硬件。这一成就的折衷是，在最多$f$次，一些节点可以恢复它们的块。我们表明，这种块的逆转不会损害协议的安全性，但它可能会在视图更改过程中产生少量的额外延迟。
2021-10-11 cs.DC
Dissecting BFT Consensus: In Trusted Components we Trust!
对可靠的多方应用程序的兴趣日益增长，促进了拜占庭容错（BFT）共识协议的广泛采用。现有的BFT协议比Paxos协议需要更多的副本来防止含糊攻击。相反，信任BFT协议试图通过在副本中使用可信组件来最小化此成本。本文有两个贡献。首先，我们分析了现有的信任BFT协议的设计，并发现了三个基本的限制，排除大多数实际部署。其中一些限制是根本性的，而另一些则与当今受信任组件的状态有关。其次，我们介绍了一套新的共识协议，信任，试图回避这些问题。我们表明，我们的EST-Trust协议实现高达185%以上的吞吐量比他们的信任BFT同行。
2022-11-01 cs.CR cs.DB 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
Two-Fold Byzantine Fault Tolerance Algorithm: Byzantine Consensus in Blockchain
针对区块链中拜占庭故障检测受故障节点数量限制的问题，提出一种受社会范式启发的双重拜占庭容错算法，通过受信任且完全受监控的通信子过程检测拜占庭节点，检测概率超过95%。
2025-04-22 cs.DC cs.NI
Mixed Fault Tolerance Protocols with Trusted Execution Environment
区块链系统是在存在故障的情况下设计、构建和运行的。有两种主要的故障模式，即崩溃故障和拜占庭故障。拜占庭容错（Byzantine fault tolerance，BFT）协议提供了更强的安全保障，因此被广泛应用于区块链系统。然而，它们的安全性保证是以牺牲性能和可扩展性为代价的。一些工作已经改进了BFT协议，可信执行环境（TEE）已被证明是一个有效的解决方案。然而，现有的这样的作品通常假设每个参与节点配备有TEE。对于其中参与者通常具有不同硬件配置的区块链系统，即，一些节点以TEE为特征，而其他节点不以TEE为特征，现有的基于TEE的BFT协议是不适用的。这项工作研究的设置，其中不是所有的参与节点功能TEE，根据我们提出了一个新的故障模型称为混合故障。在混合故障模型下，我们探索了一种设计高效分布式容错协议的新方法。通常，混合容错（MFT）协议假设$n$节点的网络，其中多达$f = \frac{n-2}{3}$可以经受混合故障。我们确定了两个关键原则，设计高效的MFT协议，即（i）优先考虑非模棱两可的节点在领导的协议，（ii）提倡使用公钥密码原语，允许认证的消息被聚合。我们通过规定MFT协议（即MRAft）来展示这些设计原则。我们使用英特尔SGX实现了MRAFT的原型，将其集成到CCF区块链框架中，进行了实验，并表明MFT协议可以获得与BFT协议相同的安全保证，同时仍然提供更好的性能（交…
2022-08-03 cs.CR cs.DC
Collaborative Learning in the Jungle (Decentralized, Byzantine, Heterogeneous, Asynchronous and Nonconvex Learning)
École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；EPFL（洛桑联邦理工学院）
我们研究拜占庭协作学习，其中$n$节点寻求从彼此的本地数据中集体学习。数据分布可以从一个节点到另一个节点而变化。没有任何节点是可信的，并且$f < n$节点可以任意行为。我们证明了合作学习等价于一种新的协议形式，我们称之为平均协议。在这个问题中，每个节点都从一个初始向量开始，并试图近似地同意一个共同的向量，这个向量接近诚实节点的初始向量的平均值。我们提出了两个异步的解决方案，平均协议，我们证明每个最佳根据一些维度。第一，基于最小直径平均，需要$ n \geq 6f+1$，但实现渐近最佳可能的平均常数的乘法常数。第二种方法基于可靠广播和坐标修剪均值，实现了最佳拜占庭弹性，即，$n \geq 3f+1$。这些算法中的每一个都导出了一个最优的拜占庭协作学习协议。特别是，我们的等价性产生了新的不可能性定理，任何协作学习算法可以在对抗和异构环境中实现。
2021-12-01 cs.DC cs.LG stat.ML
Vivisecting the Dissection: On the Role of Trusted Components in BFT Protocols
该论文反驳 Gupta 等人对基于可信组件的 BFT 协议的批评，论证 TC 的核心价值在于以 2f+1 个副本实现与 CFT 相同的 f 个故障容忍能力。
2023-12-10 cs.CR cs.DC
Platypus: a Partially Synchronous Offchain Protocol for Blockchains
离线协议旨在通过允许参与者的子集在区块链之外执行多个交易来绕过经典区块链的可扩展性和隐私限制。虽然支付网络和工厂等现有解决方案依赖于复杂的路由协议，但其他解决方案只需要参与者构建\emph{childchain}，这是一种二级区块链，他们的交易在其中私下执行。不幸的是，所有子链解决方案都假设同步或可信执行环境。在本文中，我们向Platypus提供了一个既不需要同步也不需要可信执行环境的子链。减轻了对可信执行环境的需求，使Platypus能够确保隐私，而无需信任像英特尔这样的中央权威机构，该机构制造专用硬件芯片组，如SGX。解除对同步的需求意味着没有攻击者可以通过利用时钟漂移或消息延迟来引诱时间锁来窃取硬币。为了证明我们的算法是正确的，我们将chilchain问题形式化为经典的Atomic Commit问题的拜占庭变体，其中关闭子链相当于在主链上“原子地”提交先前记录在子链上的全部支付。鸭嘴兽是弹性最优的，我们解释了如何将其推广到交叉支付。
2019-07-08 cs.DC
FPC-BI: Fast Probabilistic Consensus within Byzantine Infrastructures
本文提出了一种新的无领导协议（FPC-BI：快速概率共识内拜占庭结构）具有低的通信复杂度，它允许一组节点来一个单一的比特值的共识。本文假设部分节点是拜占庭式的，因此被一个意图延迟共识或破坏共识的对手控制（这定义了至少有几个诚实的节点得出不同的结论）。我们证明，尽管如此，该协议的工作概率很高，当它的参数被适当地选择。沿着这一点，本文还提供了明确的概率估计，该协议最终在共识状态在给定的时间。该协议可用于在分散的加密货币系统中达成共识。它的一个特点是，它利用一个序列的随机数，这是由一个可信的源提供或由节点本身使用一些分散的随机数生成协议生成。这提高了基础设施的整体可信度。该论文的一个核心贡献是，它使用一个非常弱的共识来获得一个关于比特价值的强共识，这可能与交易的有效性有关。
2020-09-13 cs.DC math.PR
Aleph: Efficient Atomic Broadcast in Asynchronous Networks with Byzantine Nodes
近年来比特币和区块链技术的巨大成功提供了足够的证据，证明广泛采用通用加密货币系统不仅是一个遥远的愿景，而且可能在不久的将来成为现实。然而，比特币存在明显的缺点，如过度的电力消耗，不令人满意的交易吞吐量和大的验证时间（延迟），这表明需要一个新的，更有效的系统。我们提出了一个协议，其中一组节点维护和更新的线性排序的交易正在提交的用户。几乎每个加密货币系统的核心都有这样一个协议，正是这个协议的效率决定了系统的整体吞吐量和延迟。我们开发我们的协议的基础上建立的领域的异步拜占庭容错（ABFT）系统。这使我们能够在最严格的模型中正式推理正确性、效率和安全性，从而令人信服地证明我们解决方案的整体鲁棒性。我们的协议改进了Miller等人提出的最先进的HoneyBadgerBFT协议，在匹配最佳通信复杂性的同时降低了渐近延迟。此外，与上述相反，我们的协议不需要可信的经销商，这要归功于一种新的不可信的ABFT随机信标的实现。
2019-08-29 cs.CR cs.DC
TriHaRd: Higher Resilience for TEE Trusted Time
INSA Lyon, CNRS, Universite Claude Bernard Lyon 1（里昂国立应用科学学院、法国国家科学研究中心、克洛德·贝尔纳里昂大学）；University of Neuchâtel（纳沙泰尔大学）；ICTEAM, UCLouvain（UCLouvain ICTEAM研究所）；iExec Blockchain Tech（iExec区块链科技公司）
TriHaRd是一种改进的TEE可信时间协议，通过容错时钟更新和一致性检查，提高对时钟速度和偏移操纵的抗性。
2025-12-11 cs.CR cs.DC
On the Round Complexity of Randomized Byzantine Agreement
本研究证明了随机拜占庭协议在一轮和两轮后停止概率的下界，并指出在合理猜想下，第三轮终止的协议已接近最优，匹配Micali的协议。
2022-02-12 cs.CR cs.DC
Juggernaut: Efficient Crypto-Agnostic Byzantine Agreement
研究密码学无关拜占庭协议，提出编译器将认证与信息论设置下的协议转换为在密码学被攻破时仍具回退安全性的协议，改进了比特复杂度并保持认证设置下的效率。
2024-10-15 cs.CR cs.DC
CFT-Forensics: High-Performance Byzantine Accountability for Crash Fault Tolerant Protocols
针对崩溃容错协议易受单个损坏节点破坏的问题，提出问责框架CFT-Forensics，在保证可证明问责的同时大幅降低通信存储开销，并在Raft和OpenCBDC实验中验证了其低延迟与高吞吐性能。
2024-06-03 cs.CR cs.DC
TINC: Trusted Intelligent NetChain
本文提出专为联盟链设计的多平面分片架构TINC，通过自适应节点分配、动态负载均衡及控制与数据平面解耦提升系统效率，并集成DDIDs增强信任与安全，实验证明其在吞吐量、延迟和可靠性上显著优于现有分片框架。
2025-11-02 cs.DC cs.NI
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
Fides: Secure and Scalable Asynchronous DAG Consensus via Trusted Components
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；University of British Columbia (Okanagan campus)（不列颠哥伦比亚大学（奥肯那根校区））；City University of Hong Kong（香港城市大学）
提出基于DAG的异步BFT共识协议Fides，利用TEE优化可靠广播原语，将元数据通信复杂度降至O(κn²+n³)，并通过重新定义DAG构建规则和四轮提交规则实现理论最小提交延迟，在分布式测试中显著优于现有协议。
2026-06-02 cs.DB cs.DC
Distributed Download from an External Data Source in Asynchronous Faulty Settings
该研究首次将分布式数据检索的下载问题拓展至异步通信网络，在崩溃故障模型下提出可容忍任意β<1故障比例的查询最优确定性方案，在拜占庭故障模型下拓展了随机协议的查询复杂度下界并给出β<1/2时的近最优随机方案。
2025-09-03 cs.DC
