Revisiting EZBFT: A Decentralized Byzantine Fault Tolerant Protocol with Speculation
在本文中，我们重新审视了EZBFT[2]，并在协议中提出了安全性，活性和执行一致性违规。为了演示这些违规行为，我们提出了简单的场景，只涉及四个副本，两个客户端，和一个或两个所有者的变化。我们还注意到所提出的TLA+规范用于模型检查所提出的协议的缺点。
2019-09-09 cs.DC
Byzantine fault-tolerant distributed set intersection with redundancy
本文研究了拜占庭容错分布式集合交集问题，提出$2f$-冗余概念并推导出可解的充分必要条件，扩展至任意通信图，同时为拜占庭优化问题提供可解性结果。
2024-02-13 cs.DC
On the Solvability of Byzantine-tolerant Reliable Communication in Dynamic Networks
Sapienza University of Rome（罗马大学）；Department of Engineering, Niccolò Cusano University（尼科洛·库萨诺大学工程学院）；Sorbonne Université, CNRS, LIP6（索邦大学、法国国家科学研究中心、LIP6实验室）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
本文研究动态网络中在全局有界拜占庭故障模型下实现可靠通信的充要条件，并扩展到消息丢失、无界有限延迟和认证消息场景。
2026-05-26 cs.DC
ezBFT: Decentralizing Byzantine Fault-Tolerant State Machine Replication
我们提出ezBFT，一种新的无领导，分布式共识协议能够容忍拜占庭故障。ezBFT的主要目标是最大限度地减少WAN部署中的客户端延迟。它通过以下方式实现这一点：（i）没有指定的主副本，而是使每个副本能够对其从客户端接收的请求进行排序;（ii）在常见情况下仅使用三个通信步骤来排序请求;以及（iii）让客户端积极参与共识过程。此外，ezBFT最大限度地减少了拜占庭副本对整体系统性能的潜在负面影响。我们在TLA+中开发了ezBFT的形式化规范，表明它提供了BFT协议的经典属性，包括一致性，稳定性和活性，并开发了一个实现。我们的实验评估表明，ezBFT将客户端延迟提高了40%，超过了最先进的拜占庭容错协议，包括PBFT，Fab和Zyzzyva。
2019-04-12 cs.DC
Proactive Service Migration for Long-Running Byzantine Fault Tolerant Systems
在本文中，我们描述了一种新的主动恢复计划的基础上，服务迁移的长期运行拜占庭容错系统。主动恢复是确保容错系统长期可靠性的重要方法，这些系统受到恶意对手的持续威胁。我们的主动恢复方案的主要好处是减少了漏洞窗口。这是通过从主动恢复的关键路线中删除耗时的重新启动步骤来实现的。我们的基于迁移的主动恢复在副本之间进行协调，因此，它可以自动调整以适应不同的系统负载，并避免在以前的工作中可能发生的过多并发主动恢复的问题。此外，快速主动恢复还显著提高了系统在出现故障时的可用性。
2008-03-11 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine- and Intrusion-tolerant Consensus
容错分布式计算中最著名的问题之一是一致性问题。它被证明抽象了无数的问题，在这些问题中，过程必须就单一值达成一致。共识应用程序包括云或区块链环境的基本服务。在这种具有挑战性的环境中，恶意行为通常被建模为对抗性拜占庭故障。在OPODIS 2010上，Mostefaoui和Raynal（简称MR）提出了一种拜占庭和入侵容忍的共识解决方案，其中决定的值不能是仅由拜占庭进程提出的值。除了这个有效性属性之外，MR还具有最佳的弹性，因为它可以处理多达t < n/3的拜占庭进程，其中n是进程的数量。我们注意到，MR提供了这个多值共识对象（它接受从具有有限数量值的集合中获取的建议），假设单个二元共识对象（它接受从集合{0，1}中获取的建议）可用。这项工作，重点是多值共识，旨在设计一个更强大的解决方案比MR。我们的建议扩展MR的故障模型与自稳定，一个有力的概念容错。除了容忍拜占庭和通信故障外，自稳定系统还可以在任意瞬时故障发生后自动恢复。这些故障表示违反了系统设计运行所依据的假设（假设算法代码保持完整）。据我们所知，我们提出了第一个自我稳定的解决方案，入侵容忍多值共识的异步消息传递系统容易拜占庭故障。
2022-09-10 cs.DC
Byzantine Fault Tolerant Causal Ordering
本文研究异步系统中点对点通信的拜占庭容错因果排序问题，证明现有算法在拜占庭故障下失效且无上界时不可能实现因果排序，并提出两种依赖网络传输时间上界的算法及其组播扩展。
2021-12-21 cs.DC
The fault-tolerant cluster-sending problem
传统上，能够容忍拜占庭行为的容错分布式系统的开发一直专注于支持完全复制设计的共识协议。然而，对于更复杂的高性能拜占庭分布式系统的发展，更专门的容错通信原语是必要的。在本文中，我们确定了一个基本的通信原语，并深入研究。具体来说，我们正式集群发送问题，发送消息从一个拜占庭集群到另一个拜占庭集群在一个可靠的方式的问题。我们不仅形式化这个基本问题，但也建立下界的崩溃故障和拜占庭故障下的复杂性这个问题。此外，我们开发实用的集群发送协议，满足这些下限，因此，具有最佳的复杂性。因此，我们的工作提供了一个坚实的基础，为进一步探索新的设计，解决在容错分布式系统中遇到的挑战。
2019-08-05 cs.DC
Aleph: A Leaderless, Asynchronous, Byzantine Fault Tolerant Consensus Protocol
在本文中，我们提出了Aleph，一个领导者，完全异步，拜占庭容错共识协议，顺序进程之间交换的消息。它基于偏序集的分布式构造和在其扩展到全序上达成共识的算法。为了达成共识，进程仅基于数据结构的本地副本执行计算，然而，它们必然以相同的结果结束。我们的算法使用双阈值抛硬币计划作为随机化策略，并建立了预期的常数轮数的协议。此外，我们还介绍了一种快速验证消息的方法，这种方法可以在确定总排序之前发生。此版本的协议已弃用。当前版本见arXiv：1908.05156。
2019-08-29 cs.DC
Byzantine-Tolerant Register in a System with Continuous Churn
共享读/写寄存器仿真在消息传递模型之上提供了共享内存的假象。这种仿真的主要障碍是处理系统中的服务器故障。静态系统中的几个容错寄存器仿真需要算法将共享寄存器的值复制到大多数服务器上。多数正确性对于这种模拟是必要的。拜占庭故障被认为是任何分布式系统中可能发生的最严重的故障。模拟拜占庭容错寄存器需要将寄存器值复制到超过三分之二的服务器上。在服务器和客户端可以进入和离开系统并出错的动态系统中模拟寄存器比在静态系统中更困难。有几种用于动态系统的容错寄存器仿真。本文提出了一个多读多写原子寄存器在系统中，可以承受节点不断进入和离开，没有上限的系统规模，并可以容忍拜占庭服务器的第一个仿真。只要在固定时间间隔内进入和离开的服务器数量最多是该间隔开始时系统大小的一个常数部分，并且只要系统中拜占庭服务器的数量最多为f，该算法就可以工作。虽然我们的算法要求有一个常数已知的上限上的拜占庭服务器的数量，这种限制是不可避免的，因为我们表明，它是不可能模拟原子寄存器，如果系统的大小和最大数量的服务器，可以在系统中的拜占庭是未知的节点。
2019-10-13 cs.DC
Byzantine Fault-Tolerant Min-Max Optimization
本文研究对抗性操纵下的Byzantine容错min-max优化问题，提出简单算法、近似算法及分布式算法，并给出输出界限，是首个解决该问题的研究。
2024-02-16 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Fault-tolerant Repeated Reliable Broadcast
我们研究了一个著名的通信抽象称为拜占庭可靠广播（BRB）。这种抽象是容错分布式系统的设计和实现的核心，因为许多容错分布式应用程序需要在消息传递上具有可证明保证的通信。我们的研究重点是容错实现的消息传递系统，容易出现进程故障，如崩溃和恶意行为。在PODC 1983年，Bracha和Toueg，简称BT，解决了BRB问题。BT具有最佳的弹性，因为它可以处理t <n/3的拜占庭进程，其中n是进程的数量。目前的工作旨在设计一个更强大的解决方案比BT扩展其故障模型与自稳定，一个有力的概念容错。除了容忍拜占庭和通信故障之外，自稳定系统还可以在任意瞬时故障发生后恢复。这些故障表示违反了系统设计运行所依据的假设（假设算法代码保持完整）。我们建议，据我们所知，第一个自我稳定拜占庭容错（BFT）的解决方案，重复BRB在无签名的消息传递系统（以下BT的问题规范）。我们的贡献包括BT的自稳定变化，解决了异步系统的单实例BRB。我们还考虑了单实例BRB实例的回收问题。我们的无时间系统的自稳定BFT回收促进了预定义数量的BRB调用的并发处理，通过这种方式，可以作为自稳定BFT共识的基础。
2022-10-03 cs.DC
BCM-Broadcast: A Byzantine-Tolerant Causal Broadcast Algorithm for Distributed Mobile Systems
本文提出面向分布式移动系统的拜占庭容错因果广播算法BCM-Broadcast，采用分层架构，满足十二项属性，在拜占庭节点占比低于三分之一时保证安全，消息复杂度为线性，并分析了不同移动场景下的安全违规概率。
2024-01-30 cs.DC
Generalized Byzantine-tolerant SGD
在一般拜占庭失效模型下，提出了三个新的分布式同步随机梯度下降~（SGD）鲁棒聚集规则。在参数服务器（PS）结构中，攻击者可以任意操纵服务器与工作者之间的数据传输。我们证明了这些聚合规则的拜占庭弹性属性。实证分析表明，所提出的技术优于当前的方法，为现实的用例和拜占庭攻击的情况下。
2018-03-23 cs.DC stat.ML
Process-Commutative Distributed Objects: From Cryptocurrencies to Byzantine-Fault-Tolerant CRDTs
本文定义了一类仅需单进程操作满足FIFO顺序的新型分布式对象，借助Mazurkiewicz迹实现SEC与PC一致性，提出可适配崩溃和拜占庭故障的通用实现算法，并通过四个实例验证了其实用价值。
2024-03-08 cs.DC
Correctness Analysis of IBFT
在本文中，我们分析了伊斯坦布尔BFT（IBFT）的正确性，这是一个拜占庭容错（BFT）的权威证明（PoA）区块链共识协议，确保了即时的终结性。我们发现，IBFT协议不保证拜占庭容错的一致性和活性时，在一个最终同步的网络，我们提出了修改协议，以确保拜占庭容错的一致性和活性在最终同步设置。
2019-08-27 cs.DC
Byz-GentleRain: An Efficient Byzantine-tolerant Causal Consistency Protocol
因果一致性是一种广泛使用的弱一致性模型，它允许高可用性，尽管网络分区。有大量的研究原型和工业部署的因果一致的分布式系统。然而，据我们所知，他们都没有考虑拜占庭故障，除了Byz-RCM提出的Tseng等人。Byz-RCM实现因果一致性的客户端-服务器模型与$3f + 1$服务器，其中多达$f$服务器可能遭受拜占庭故障，但假设客户端是非拜占庭。在这项工作中，我们提出了Byz-Gentlerain，这是第一个因果一致性协议，它最多可以容忍每个分区中的$3f + 1$服务器和任何数量的拜占庭客户端中的$f$拜占庭服务器。Byz-GentleRain的灵感来自GentleRain的稳定机制，以实现因果一致性。为了防止由于拜占庭故障而导致的因果违规，Byz-GentleRain依赖PBFT来在服务器之间就全局稳定时间和更新的序列达成一致，并且只有时间戳小于或等于这种公共全局稳定时间的更新对客户端可见。我们证明了Byz-GentleRain实现Byz-CC，在拜占庭故障的存在下的因果一致性变量。我们在阿里云上评估Byz-GentleRain。初步结果表明，Byz-GentleRain在典型工作负载上是有效的。
2021-09-29 cs.DC
Integrity-Enhancing Replica Coordination for Byzantine Fault Tolerant Systems
强副本一致性通常通过编写确定性应用程序或使用各种机制来呈现副本确定性来实现。有大量的工作是关于如何在良性故障模型下使副本具有确定性。然而，当副本可能会受到恶意故障，以前的大部分工作不再有效。此外，副本的确定性通常被认为是有害的，从安全的角度来看，对于许多应用程序，它们的完整性很大程度上取决于它们的一些内部操作的随机性。这就需要新的方法来实现副本的一致性，同时保持副本的随机性。在本文中，我们提出了两个这样的方法。一种是基于拜占庭协议，另一种是基于阈值抛硬币。每种方法都有其优点和缺点。我们比较了这两种方法的性能，并概述了各自的最佳使用场景。
2008-03-11 cs.DC
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
Recent Results on Fault-Tolerant Consensus in Message-Passing Networks
容错一致性是分布式系统中最重要的原语之一，在实际应用中有着广泛的应用，因此得到了广泛的研究。本文综述了消息传递网络中容错共识的重要结果，重点是过去十年的结果。特别是，我们将结果分为两组：新的问题配方和实际应用。在第一部分中，我们讨论了新的方法来定义一致性问题，其中包括更大的输入域，链路故障模型，不同的网络模型。. .等，并简要讨论了重要的技术。在第二部分中，我们专注于使用Paxos或Raft的崩溃容错（CFT）系统和拜占庭容错（BFT）系统。我们还讨论了比特币，这可能与解决匿名系统中的拜占庭共识有关，并将比特币与BFT系统和拜占庭共识进行了比较。
2016-08-29 cs.DC
Self-stabilizing Byzantine-tolerant Recycling
研究在拜占庭进程存在下的对象回收挑战，提出一种自稳定拜占庭容错的异步对象回收机制，基于新的同步多值共识算法和现有技术组合，实现对象在任务结束后的安全重用。
2023-07-27 cs.DC
Arma: Byzantine Fault Tolerant Consensus with Horizontal Scalability
Arma通过分离交易传播验证与共识排序，实现跨网络、CPU和磁盘I/O的水平扩展，并保证审查阻力，原型系统吞吐超20万笔/秒，集成Fabric后共识提速十倍。
2024-05-28 cs.DC
Fast and Interactive Byzantine Fault-tolerant Web Services via Session-Based Consensus Decoupling
提出一种两层BFT架构，通过会话感知缓冲层提供低于200ms的即时反馈并定期提交至共识层，在保证安全性的同时使交互速度提升四倍。
2025-07-11 cs.DC
Arma: Byzantine Fault Tolerant consensus with Linear Scalability
Arma 是一种拜占庭容错共识系统，通过将交易传播与验证同共识过程分离，实现跨网络、CPU 和磁盘的线性可扩展性，并在广域网中每秒排序超 10 万笔交易。
2023-12-21 cs.DC
A Byzantine Fault Tolerant Distributed Commit Protocol
在本文中，我们提出了一个拜占庭容错分布式提交协议的事务运行在不可信的网络。传统的两阶段提交协议通过复制协调器和在协调器副本之间运行拜占庭协议算法来增强。我们的协议可以容忍拜占庭故障的协调副本和一个子集的恶意故障的参与者。一个决策证书，其中包括一组注册记录和一组投票的参与者，是用来促进协调副本，以达到拜占庭协议的结果，每一个交易。该证书还限制了错误副本可以用于非原子终止事务或语义上不正确的事务结果的方式。
2007-08-01 cs.DB cs.DC
Revisiting Optimal Resilience of Fast Byzantine Consensus (Extended Version)
人们普遍认为，拜占庭容错解决方案的共识是显着慢于他们的崩溃容错同行。事实上，在最广为人知的拜占庭容错共识协议PBFT中，需要三个消息延迟来决定一个值，而Paxos中只有两个。这激发了对快速拜占庭共识算法的搜索，该算法可以在仅仅两个消息延迟\emph{in the common case}之后产生决策，例如，假设当前的领导者是正确的，并且没有被正确的过程所怀疑。（最佳）两步延迟带来了较低的弹性成本：快速拜占庭共识需要更多的进程来容忍相同数量的故障。特别是，$5f+1$进程被认为是容忍$f$拜占庭失败所必需的。在本文中，我们提出了一个快速的拜占庭共识算法，依赖于$5f-1$进程。此外，我们证明了$5f-1$是紧下界，纠正了早期工作中的一个错误。虽然对于大的$f$值，$2$过程的差异可能看起来微不足道，但对于较小规模的系统，它可能是至关重要的。特别是，对于$f=1$，我们的算法只需要$4$进程，这是最佳的任何（不一定是快速的）部分同步拜占庭共识算法。
2021-07-27 cs.DC
Loosely-self-stabilizing Byzantine-tolerant Binary Consensus for Signature-free Message-passing Systems
在PODC 2014上，A. Mostéfaoui，H. Moumen和M. Raynal提出了一种新的、简单的随机无签名的二进制共识算法（这里记为MMR），该算法可以处理复杂的拜占庭行为的净效应。假设消息调度是公平的并且与随机数无关，MMR在以下几个方面是最优的：它处理多达t个拜占庭进程，其中t < n/3，n是进程数，O（n\^2）消息和O（1）期望时间。本文提出了一个非平凡的MMR扩展到一个更容易出现故障的情况下，即，除了拜占庭进程，它还认为系统可以经历短暂的故障。为此，它认为自稳定技术，以应付通信故障和任意瞬态故障（这种故障表示任何违反的假设，根据该系统的设计操作）。该算法是第一个松散的自稳定拜占庭容错二进制共识算法适用于异步消息传递系统。这是通过将MMR转换为自稳定解决方案来实现的，该解决方案可以以概率Pr= O（1/（2 M））违反安全要求，其中M是预定义的常数，可以以3 M n + log M位的本地存储器为代价将其设置为任何正整数。除了使MMR对瞬时故障具有弹性之外，所获得的自稳定算法还保持了其最佳弹性和终止的特性（即，时间复杂度为O（1）。此外，它只需要有限的内存。
2023-01-21 cs.DC
Preliminaries paper: Byzantine Tolerant Strong Auditable Atomic Register
本文研究拜占庭容错可审计原子寄存器，证明无服务器间通信时需4f+1个服务器，并提出利用服务器间通信仅用3f+1个服务器实现强可审计寄存器，表明通信可消除审计性在服务器数量上的额外开销。
2023-09-19 cs.DC
Half a Century of Distributed Byzantine Fault-Tolerant Consensus: Design Principles and Evolutionary Pathways
本文系统梳理了半个世纪以来分布式拜占庭容错共识的历史演进与设计原则，涵盖PBFT、SMR、部分同步/异步协议及DAG共识等关键进展，并展望无线与区块链场景下的未来研究方向。
2025-05-10 cs.DC
Fall of Empires: Breaking Byzantine-tolerant SGD by Inner Product Manipulation
UIUC（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
最近，已经开发了新的防御技术来容忍分布式机器学习的拜占庭故障。拜占庭模型捕获任意行为的工作者，包括恶意和受损的工作者。在本文中，我们打破了两个流行的拜占庭宽容的技术。具体来说，我们展示了强大的聚合方法同步SGD -坐标明智的中位数和克鲁姆-可以打破使用新的攻击策略的基础上的内积操作。我们从理论上证明了我们的结果，以及显示实证验证。
2019-03-10 cs.CR cs.DC cs.LG
Optimal Self-Stabilizing Mobile Byzantine-Tolerant Regular Register with bounded timestamp
本文提出了第一个实现的自稳定的定期寄存器仿真$n$服务器是宽容的移动拜占庭代理，和\emph{transient failures}在一个无轮同步模型。与现有的移动拜占庭容忍寄存器实现不同，本文考虑了一个更强大的对手，其中（i）消息延迟（即，$δ$）和移动拜占庭代理移动的周期（即，$Δ$）是完全解耦的，并且（ii）服务器不知道它们的状态，即，该协议允许\emph{(i)}和\emph{(ii)}直到$f$的移动Byzantine代理出现任意数量的瞬时故障。此外，我们的实现使用有界的时间戳从$\mathcal{Z}\_{13}$域，它是最佳的容忍$f$移动拜占庭代理在给定的模型中所需的服务器的数量。
2018-10-23 cs.DC cs.DS cs.NI
A Sufficient Condition for Gaining Belief in Byzantine Fault-Tolerant Distributed Systems
本文针对拜占庭容错分布式系统，提出智能体从自身历史推断正确信念的充分条件及有限时间检查过程，为高效协议开发与正确性证明奠定基础。
2023-07-11 cs.DC cs.MA
Byzantine Fault-Tolerant Post-Quantum Distributed Quorum Signatures
Anza；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
研究如何将拜占庭容错系统迁移至后量子安全，核心方法是引入分布式仲裁签名（DQS），它由普通数字签名和广播构建，消息固定大小，总通信量二次，开销与经典方案有竞争力，解决了后量子仲裁签名难题。
2026-07-21 cs.DC
RAPTEE: Leveraging trusted execution environments for Byzantine-tolerant peer sampling services
对等采样是分布式系统中用于覆盖管理和信息传播的第一级抽象。对等点采样的目标是不断地构建和刷新动态的、大规模的分布式系统的完整成员的局部视图。在对手控制下的恶意节点可能旨在在正确节点的视图中被过度表示，从而增加它们对基于对等采样构建的协议的正确操作的影响。最先进的拜占庭弹性对等采样协议减少了这种偏见，只要拜占庭不是过度存在。本文研究了在考虑到一小部分可信节点可以运行代码时，对等采样服务的弹性所带来的好处，这些代码的真实性和完整性可以在可信执行环境中进行评估，特别是英特尔的软件防护扩展技术（SGX）。我们提出了RAPTEE，协议，建立和利用可信的八卦为基础的通信，阻碍对手的能力，以增加其系统范围内的代表性的所有节点的意见。我们将RAPTEE应用于BRAHMS，这是迄今为止最具弹性的对等采样协议。10，000个节点的实验表明，只有1%的支持SGX的设备，RAPTEE可以在系统包含10%的拜占庭节点时，将诚实节点中拜占庭ID的比例降低17%。此外，RAPTEE的安全保证即使在存在强大的攻击者试图识别可信节点和注入视图中毒的可信节点的情况下也能保持。
2022-03-08 cs.DC
Byzantine Fault Tolerant Protocols with Near-Constant Work per Node without Signatures
本文提出无需签名、每节点近常数通信复杂度的随机化拜占庭容错协议，通过预计算见证委员会系统实现可靠聚合、广播、共识与公共硬币计算，可容忍恒定比例拜占庭故障。
2025-02-07 cs.DC
Counter Attack on Byzantine Generals: Parameterized Model Checking of Fault-tolerant Distributed Algorithms
我们介绍了一种用于容错分布式算法（FTDA）的自动参数化验证方法。FTDA由进程数和假定的拜占庭故障进程的最大数目参数化。在我们的技术的中心是一个参数区间抽象（PIA）的区间边界是参数的算术表达式。使用PIA的数据抽象和一种新形式的计数器抽象，我们减少了参数化的问题，有限状态模型检验。我们证明了我们的方法的实际可行性，通过验证Srikanth和Toueg著名的分布式算法的几个变种。我们的半决策程序的补充和动机的不可判定性证明FTDA验证，即使在没有进程间通信。据我们所知，这是第一篇实现拜占庭FTDA参数化自动验证的论文。
2013-02-03 cs.DC cs.LO
On Extend-Only Directed Posets and Derived Byzantine-Tolerant Replicated Data Types (Extended Version)
本文提出仅扩展有向偏序集（EDP）结构以统一基于DAG的拜占庭容错无冲突复制数据类型（CRDT），并由此推导出键值映射模型，同时展望了基于EDP的系统访问控制CRDT形式化。
2023-04-09 cs.DC cs.DS
Revisiting Asynchronous Fault Tolerant Computation with Optimal Resilience
Fischer、Lynch和Paterson的著名结果是异步容错计算的基本下界：任何1-崩溃弹性异步协议必须有一些（可能测量为零）不终止的概率。1994年，Ben-Or，Kelmer和Rabin发表了一个不太为人所知的异步容错计算的下界的证明草图：如果$n\le 4t$，那么任何t-弹性的异步可验证秘密共享协议必须有一些非零的不终止概率。我们的主要贡献是重新审视这个下限，并提供了一个严格的和更一般的证明。我们的第二个贡献是展示如何避免这个下限。我们提供了一个具有最佳弹性的协议，该协议几乎肯定会终止强大的通用硬币功能。使用这个新的原语，我们提供了一个几乎肯定终止协议的最佳弹性异步拜占庭协议，具有一个新的公平有效性属性。据我们所知，这是第一个异步拜占庭协议的公平有效性的信息理论设置。
2020-07-31 cs.DC
PnyxDB: a Lightweight Leaderless Democratic Byzantine Fault Tolerant Replicated Datastore
拜占庭容错（BFT）系统正在迅速成为生产级系统的可行技术，特别是在金融和供应链应用的封闭联盟部署中。不幸的是，大多数算法提出到目前为止，协调这些系统遭受实质性的可扩展性问题，并缺乏重要的功能，实现互联网规模的治理机制。在本文中，我们观察到，许多应用程序的工作负载提供很少的并发性，并提出PnyxDB，一个最终一致的拜占庭容错复制数据库，具有高可扩展性和低延迟。我们的方法是基于有条件的背书，允许节点指定一组交易，必须不提交背书是有效的。除了其高可扩展性外，PnyxDB还支持应用程序级投票，即各个节点能够根据应用程序定义的策略支持或拒绝事务，而不会影响一致性。我们提供了对BFTSMaRt和Tendermint的比较，这两个竞争对手具有不同的设计目标，并表明我们的实现将提交延迟加速了11倍，在全球180个节点的地理分布部署中保持在5秒以下。
2019-11-08 cs.DB cs.DC
A Byzantine Fault-Tolerant Ordering Service for the Hyperledger Fabric Blockchain Platform
Hyperledger Fabric（HLF）是一个灵活的许可区块链平台，专为比特币和其他现有网络所解决的基本数字货币之外的业务应用而设计。HLF的一个关键属性是它的可扩展性，特别是支持用于构建区块链的多个订购服务。尽管如此，1.0版本于2017年初推出，没有实现拜占庭容错（BFT）订购服务。为了克服这一限制，我们在BFT-SMaRt状态机复制/共识库的基础上设计、实现并评估了HLF的BFT订购服务，还实现了广域部署的优化。我们的研究结果表明，使用我们的订购服务的HLF每秒可以实现多达一万笔交易，并在半秒内在区块链中写入交易，即使同行分布在不同的大陆。
2017-09-20 cs.CR cs.DC
VBFT: Veloce Byzantine Fault Tolerant Consensus for Blockchains
本文提出区块链拜占庭共识协议 VBFT，在保持最优容错、强安全性、无可信硬件及领导者轮换和低成本视图切换的同时，实现两个通信步骤的低延迟共识。
2024-01-29 cs.DC
Strengthened Fault Tolerance in Byzantine Fault Tolerant Replication
拜占庭容错（BFT）状态机复制（SMR）是构建许可区块链系统的重要构建块。与Nakamoto Consensus相比，任何区块都可以在区块链中获得更高的保证，在BFT SMR中，任何提交的区块都是安全的，具有固定的弹性阈值。在本文中，我们研究加强容错（SFT）在BFT SMR部分同步下，它提供了逐渐增加的弹性保证（如中本共识）在一个乐观的时期，当网络同步和拜占庭故障的数量是小的。此外，即使在乐观期之后，已提交的块也可以容忍超过三分之一（高达三分之二）的腐败。与需要二次消息复杂度的现有最佳解决方案灵活BFT相比，我们的解决方案保持了最先进的BFT SMR协议的线性消息复杂度，并且只需要边际簿记开销。我们实现了我们的解决方案在开源的Diem项目，并给出实验结果，证明其效率在现实世界的情况下。
2021-01-11 cs.CR cs.DC
Certified Impossibility Results for Byzantine-Tolerant Mobile Robots
我们提出了一个框架，建立正式的发展，机器人网络使用COQ证明助手，状态和证明正式的各种属性。在本文中，我们专注于不可能性证明，因为利用COQ高阶微积分来推理算法作为抽象对象是很自然的。我们提出特别是正式证明两个不可能的结果forconvergence的不经意的移动机器人，如果分别超过一半和超过三分之一的机器人表现出拜占庭故障，从原来的定理Bouzid等人。由于我们的形式化，相应的COQ发展是相当紧凑的。据我们所知，这些是机器人网络的第一个认证（在正式证明的意义上）不可能性结果。
2013-06-18 cs.DC cs.LO
FATAL+: A Self-Stabilizing Byzantine Fault-tolerant Clocking Scheme for SoCs
我们提出了一个自稳定的拜占庭容错分布式时钟产生方案的概念和实现的多同步GALS架构中的关键应用。它结合了最近推出的自稳定算法的一个变体，用于生成低频，低精度同步脉冲与一个简单的非稳定的高频，高精度时钟同步算法。我们提供了彻底的正确性证明和性能分析，使用容错分布式计算研究的方法，但也解决了硬件相关的问题，如亚稳定性。该算法由多个并发通信的异步状态机组成，采用Petrify结合一些扩展在VHDL中实现，并在Altera Cyclone FPGA上进行了综合。这个原型的实验验证已经进行了确认的偏斜和时钟频率的界限预测的理论分析，以及非常短的稳定时间（需要恢复后，过多的瞬态故障）在实践中实现。
2012-02-09 cs.AR cs.DC
Self-stabilizing Byzantine Multivalued Consensus
针对异步消息传递系统中的拜占庭故障，提出首个自稳定多值共识方案，扩展MR模型，可在O(t)时间内从任意瞬态故障自动恢复。
2023-11-15 cs.DC
Byzantine Fault-Tolerant Multi-Agent System for Healthcare: A Gossip Protocol Approach to Secure Medical Message Propagation
Nihir Chadderwala（独立研究者）
本文提出一种基于 gossip 协议的拜占庭容错多智能体系统，用于医疗领域，通过加密验证和共识协议保障信息安全与系统容错性。
2025-11-27 cs.AI cs.DC
Availability Evaluation of IoT Systems with Byzantine Fault-Tolerance for Mission-critical Applications
本研究针对关键任务物联网系统，提出基于连续时间马尔可夫链的拜占庭容错可用性分析模型，发现可用性与节点数成反比，且故障率与修复率之比增强此关系。
2023-06-27 cs.DC
Byzantine-tolerant Distributed Grow-only Sets: Specification and Applications
为了将分布式账本技术及其互连形式化，最近的一系列研究工作制定了分布式账本对象（DLO）的概念，这是一个并发对象，它维护一个完全有序的记录序列，抽象区块链和分布式账本。通过DLO，原子的账本问题，旨在作为一个基本的账本之间的互连问题，能够附加多个记录到不同的分类账在原子的方式，需要研究。在这项工作中，我们提出了分布式只增长集对象（DSO），而不是保持一个序列的记录，在DLO，保持一组记录在一个不可变的方式：只有添加和获取操作提供。此对象受Grow-only Set（G-Set）数据类型的启发，G-Set数据类型是无冗余复制数据类型的一部分。我们正式指定的对象，我们提供了一个无共识的拜占庭宽容的实现，保证最终的一致性。然后，我们使用我们的拜占庭宽容的DSO（BDSO）实现提供共识的算法解决方案的原子的追加和原子添加（类似的问题，原子追加应用于G集）的问题，以及构建共识的无单作家BDLO。我们相信《建筑物维修保养条例》的应用范围，并不局限于上述问题。
2021-03-16 cs.DC cs.DS
Byzantine-Tolerant Causal Unicast with Constant Message Space Overhead
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本文提出一种拜占庭容错的因果排序算法，通过发送权限不变量和隔离缓冲区乐观模型，实现O(1)消息空间开销，并保证系统活性与弱因果安全，平衡了吞吐量和资源开销。
2026-10-07 cs.DC cs.DS
Towards Formal Verification of HotStuff-based Byzantine Fault Tolerant Consensus in Agda: Extended Version
LibraBFT是基于HotStuff的拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerant，BFT）共识协议。我们提出了一个抽象模型的协议底层HotStuff / LibraBFT，和正式的，机器检查证明其核心正确性（安全性）属性和扩展条件，使非参与方验证提交的结果。（活性属性将针对特定的实现进行证明，而不是针对本文中提出的抽象模型。一个关键的贡献是精确地定义了关于诚实对等点行为的假设，以一种抽象的方式，独立于任何特定的实现。因此，我们的工作是一个重要的一步，证明正确性的整个类的具体实现，而无需重复的艰苦工作证明正确性的底层协议。抽象证明是针对单个配置（epoch）的;跨配置更改扩展这些证明是未来的工作。我们的模型和证明是用Agda表达的，并且是开源的。
2022-03-29 cs.DC cs.LO
Scalable Performance Evaluation of Byzantine Fault-Tolerant Systems Using Network Simulation
本文提出一种无需修改代码即可接入现有 BFT 实现的高性能网络仿真方法，并通过云实验验证其在大规模下的性能预测准确性，进而评估 PBFT、HotStuff 和 Kauri。
2023-09-29 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
Multi-hop Byzantine Reliable Broadcast with Honest Dealer Made Practical
我们重新拜占庭宽容可靠广播诚实经销商算法在多跳网络。为了容忍任意分布在网络上的拜占庭故障节点，如果消息未被认证（例如，数字签名不可用），则先前的解决方案需要通过网络发送阶乘数量的消息。我们提出的修改，保留原始未经认证的协议的安全性和活性属性，同时大大降低了他们观察到的消息复杂性时，模拟几类图拓扑结构，可能开放给他们的就业。
2019-09-12 cs.DC
Formal Verification of Blockchain Byzantine Fault Tolerance
为了实现区块链，现在的趋势是集成一个非平凡的拜占庭容错共识算法，而不是等待接收块来决定最长分支的开创性想法。经过十年的存在，区块链现在交易大量有价值的资产，一个简单的分歧可能导致灾难性的损失。不幸的是，区块链中使用的拜占庭共识解决方案最多只能“手工”证明是正确的，因为我们不知道它们中的任何一个已经过正式验证。在本文中，我们提出了两个贡献：（i）我们通过列出区块链共识的六个漏洞来说明问题的严重性，包括两个新的反例;（ii）然后我们使用ByMC模型检查器正式验证了Red Belly Blockchain的两个拜占庭容错组件。首先，我们在116行代码中指定一个简单的广播原语，该原语在双核Intel机器上在40秒内得到验证。然后，我们在276行代码中指定了一个区块链共识算法，并使用MPI在64核AMD机器上在17分钟内进行了验证。最后，我们认为，现在正式验证区块链共识协议的正确性变得相对简单和重要。
2019-10-14 cs.DC
