Safety of Deferred Update in Transactional Memory
事务内存允许用户将指令序列声明为推测性的\emph{transactions}，可以是\emph{commit}或\emph{abort}。如果事务提交，它看起来是顺序执行的，因此提交的事务构成正确的顺序执行。如果一个事务中止，它的任何指令都不会影响其他事务。\emph{opacity}的流行标准要求中止事务的视图也必须与提交事务构成的全局顺序一致。这被认为是重要的，因为由中止的事务观察到的不一致可能导致致命的不可恢复的错误或在无限循环中浪费系统。直观地说，不透明实现必须确保事务在提交或中止之前获得的中间视图不会受到尚未开始提交的事务的影响，即所谓的\emph{deferred-update}语义。在本文中，我们打算正式把握这种直觉。我们提出了一个变种的不透明性，明确要求的顺序，以尊重延迟更新语义。我们表明，我们的标准是一个安全属性，即，它是前缀封闭和极限封闭。与opacity不同，我们的属性还确保历史的序列化意味着其前缀的序列化。最后，我们表明，我们的属性是等价于不透明的，如果我们假设没有两个事务提交相同的值在同一个变量，并提出了一个反例的情况下，“唯一写”的假设不成立。
2013-04-10 cs.DC
Scaling Nakamoto Consensus to Thousands of Transactions per Second
本文介绍了Conflux，一个快速，可扩展和分散的区块链系统，它乐观地处理并发块，而不会丢弃任何分叉。Conflux共识协议将块之间的关系表示为直接非循环图，并在块的总顺序上实现共识。然后，Conflux从区块订单中确定性地导出交易总订单作为区块链分类账。我们在最多20 k个完整节点的Amazon EC2集群上评估了Conflux。Conflux实现了5.76GB/h的交易吞吐量，同时在4.5-7.4分钟内确认交易。对于典型的比特币交易，吞吐量相当于每秒6400笔交易。我们的研究结果还表明，当运行Conflux时，共识协议不再是吞吐量瓶颈。相反，瓶颈在于各个节点的处理能力。
2018-08-31 cs.DC
Reconfigurable Atomic Transaction Commit (Extended Version)
现代数据存储通过将数据划分为碎片来实现可扩展性，并通过在多个服务器上复制每个碎片来实现容错。这种系统的一个关键组件是事务认证服务（TCS），它原子地提交跨越多个分片的事务。现有的TCS协议需要每个分片2f+1个崩溃停止副本来容忍f个故障。在本文中，我们提出了原子提交协议，只需要f+1副本，并重新配置系统失败后，使用外部重新配置服务。我们还严格证明，这些协议正确地实现了最近提出的TCS规范。我们目前的协议在两个不同的模型-标准的异步消息传递模型和模型与远程直接内存访问（RDMA），它允许一台机器通过网络访问另一台机器的内存，而不涉及后者的CPU。我们的协议的灵感来自最近的FARM系统基于RDMA的事务处理。我们的工作将FARM的核心思想编纂为分布式TCS协议，严格证明了它们的正确性，并强调了使用RDMA所需的权衡。
2019-06-04 cs.DC
On Partial Wait-Freedom in Transactional Memory
transmittance memory（TM）是一种方便的同步工具，它允许并发线程将共享数据上的指令序列声明为具有“全有或全无”语义的推测性\emph{transactions}。已知动态事务存储器不能提供\emph{wait-free}进程，因为每个事务在其自己的有限数目的步骤中提交。在本文中，我们探讨了只为\emph{subset}事务提供等待自由的成本。由于大多数事务性工作负载被认为是以读为主的，因此我们要求只读事务以无等待方式提交，而更新事务只有在没有并发的情况下运行时才能保证提交。我们表明，这种部分等待自由，结合有吸引力的要求，如读不可见性或不相交访问并行，会产生相当大的复杂性成本。
2014-08-15 cs.DC
Orthrus: Accelerating Multi-BFT Consensus through Concurrent Partial Ordering of Transactions (Extended Version)
本文提出Multi-BFT协议Orthrus，通过部分排序加速交易确认并为需要严格排序的交易保留全局排序，结合交易划分与托管机制确保一致性与高并发，在广域网实验中延迟最高降低87%。
2025-03-02 cs.DC cs.PF
Tiga: Accelerating Geo-Distributed Transactions with Synchronized Clocks [Technical Report]
本研究提出面向地理复制事务数据库的Tiga设计，通过同步时钟主动分配未来时间戳合并并发控制与共识，多数场景1次广域往返即可提交事务，性能显著优于现有方案且已开源。
2025-09-06 cs.DB cs.DC cs.NI
Fault Tolerant Consensus Agreement Algorithm
最近，一种新的容错和简单的机制被设计用于解决提交一致性问题。它基于对在事务参与者和一个特殊的调度器验证器管理器节点之间发送的消息的复制验证。本文给出了该算法的正确性、安全性证明和性能分析。
2017-06-11 cs.DB cs.DC
FLAC: A Robust Failure-Aware Atomic Commit Protocol for Distributed Transactions
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Zhejiang University（浙江大学）
在分布式事务处理中，原子提交协议（ACP）被用来保证数据库的一致性。随着商用计算节点和网络的使用，诸如系统崩溃和网络分区之类的故障是常见的。因此，重要的是ACP动态地适应操作条件以提高效率，同时确保数据库的一致性。现有的ACP通常假设稳定的操作条件，因此，它们要么不可推广到不同的环境，要么在实践中很慢。在本文中，我们提出了一种新颖而实用的ACP，称为故障感知原子提交（FLAC）。本质上，FLAC包括三个协议，它们是专门为三种不同的环境设计的：（i）没有故障发生，（ii）参与节点可能崩溃，但没有延迟连接，或（iii）崩溃的节点和延迟连接都可能发生。它将这些环境建模为无故障、崩溃故障和网络故障鲁棒性级别。在其操作期间，FLAC可以监控是否发生任何故障，并使用鲁棒性级别状态机动态切换以操作最合适的协议，该状态机的参数通过强化学习进行微调。因此，它提高了响应时间和吞吐量，并有效地处理分布在Internet上可能发生崩溃和网络故障的节点。我们在一个基于GooglePercolator的分布式事务键值存储系统中实现了FLAC，并通过实际工作负载的微观基准测试和宏观基准测试对其性能进行了评估。结果表明，与现有的ACP相比，FLAC实现了高达2.22倍的吞吐量提高和2.82倍的延迟加速。
2023-03-02 cs.AI cs.DB 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
Implicit Consensus: Blockchain with Unbounded Throughput
最近，区块链技术成为人们关注的焦点，因为它引入了一种系统化的方法，让多方在不需要信任的情况下达成共识。然而，这种技术在实践中的应用受到严重限制，由于其在吞吐量的限制。在本文中，我们提出了一种新的共识模型，即隐式共识，它具有一个独特的基于区块链的分布式账本，其中每个节点都拥有自己的区块链。在我们的系统中，共识不是在交易上，而是在一种特殊类型的块上，称为检查点，用于验证单个交易。我们的系统利用自我利益和自发分片的思想，并实现无限的吞吐量与交易的可靠性，相当于传统的拜占庭容错计划。
2017-07-14 cs.DC
Committee Configuration Optimization for Parallel Byzantine Consensus in a Trusted Execution Environment
School of Informatics, University of Edinburgh（爱丁堡大学信息学院）；University of Leicester（莱斯特大学）
本文提出基于混合整数规划的委员会配置优化模型，旨在提升可信并行BFT协议的交易性能，通过考虑通信延迟和节点故障率，优化委员会配置以降低交易延迟。
2026-06-22 cs.DC
ExClique: An Express Consensus Algorithm for High-Speed Transaction Process in Blockchains
针对 Clique 共识因全区块通信延迟和轮外区块导致交易速度受限的问题，提出 ExClique 算法，通过压缩广播区块和禁止轮外区块，在 21 和 101 节点网络中分别提升 TPS 2.25 倍和 7.01 倍。
2025-01-25 cs.DC
Stingray: Fast Concurrent Transactions Without Consensus
针对现有区块链并发交易处理的局限，研究提出新型架构Stingray，通过复制有界计数器与FastUnlock协议实现高效并发交易与快速竞争恢复，在交换律工作负载下吞吐量远超现有系统。
2025-01-11 cs.CR 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
Flow: Separating Consensus and Compute -- Block Formation and Execution
目前大多数区块链都需要所有完整的节点来执行所有任务，这限制了现有区块链的吞吐量，这是有据可查的，也是广泛采用去中心化技术的最大障碍之一。本文扩展了Flow的介绍，Flow是一种流水线区块链架构，它将交易订单的共识过程与交易计算分离开来。正如我们在之前的白皮书中通过实验证明的那样，我们的架构在保持系统安全性的同时，显著提高了吞吐量。流利用节点在带宽、存储和计算能力方面提供的异质性，并基于节点在流水线中的任务定义节点的角色，即，收集器、共识、执行和验证。虽然来自用户代理的事务收集是通过带宽优化的收集器节点完成的，但它们的执行是由计算优化的执行节点完成的。检查执行结果然后分布在更广泛的验证节点集合中，其以分布式和并行的方式确认结果是正确的。与更传统的区块链架构相比，Flow的共识节点不执行交易。相反，验证节点向共识节点报告观察到的错误执行，共识节点裁定接收到的挑战并削减恶意行为者。在本文中，我们详细介绍了从提交到系统直到执行的事务的生命周期。本文介绍了收集器、共识和执行角色。我们提供了一个协议规范，收集交易，形成一个块，并执行产生的块。此外，我们还详细说明了与这些过程相关的系统的安全性和活跃性。
2020-02-18 cs.DC
Reducing Latency of DAG-based Consensus in the Asynchronous Setting via the UTXO Model
针对基于DAG的共识协议存在高延迟和高验证成本问题，提出基于UTXO模型的提交规则及Board and Clerk算法，将约50%交易延迟减半，并引入超块模型降低验证成本。
2023-11-13 cs.CR cs.DC
Distributed Cross-Blockchain Transactions
跨多个或多个区块链的互操作性将在即将到来的基于区块链的数据管理范式中发挥关键作用。特别是，如何确保这些交易在任意数量的区块链上的ACID属性仍然是学术界和工业界的一个悬而未决的问题：现有的解决方案要么只适用于两个区块链，要么需要一个集中式组件，这两种解决方案都不符合实践中的可扩展性要求。这篇简短的论文分享了我们对可扩展的跨区块链交易的愿景和一些早期结果。具体来说，我们设计了两个分布式提交协议，并通过分析和实验，证明了它们的有效性。
2020-02-26 cs.DB cs.DC
Clairvoyant State Machine Replication
我们提出了一个新的协议，在异步系统的广义共识问题受到拜占庭服务器故障。该协议解决了一个设置中的共识问题，其中有关事务之间的冲突的信息是可用的（这种信息可以是事务读和写集的形式）。与大多数先前的提议（用于广义或经典共识）不同，该协议使用领导者来排序事务，该协议是无领导者的，并且依赖于非跳过时间戳来进行事务排序。由于没有领导者，协议不需要暂停以进行领导者选举。非跳过时间戳的使用允许服务器在它们知道没有冲突事务可以更早排序时立即提交事务。对于n台服务器，其中f台可能发生故障，该协议要求n > 4f。
2019-05-28 cs.DC
Non-Monotonic Snapshot Isolation
许多分布式应用程序需要事务。然而，需要强同步的事务协议在大规模环境中是昂贵的。两个属性有助于事务系统的可伸缩性：真正的部分复制（GPR），它利用了工作负载的内在并行性，以及快照隔离（SI），它减少了对同步的需求。我们表明，在标准的假设下（数据存储访问是事先不知道的，事务可以访问数据存储中的任意对象），这是不可能的SI和GPR。为了避免这种不可能性，我们提出了一个较弱的一致性标准，称为非单调快照隔离（NMSI）。NMSI保留了SI的最重要属性，即，只读事务总是提交，并且两个写冲突的更新不会都提交。我们提出了一个GPR协议，确保NMSI，并具有较低的消息成本（即，它比先前的方法接触更少的副本和/或更快地提交）。
2013-06-17 cs.DC
Ocior: Ultra-Fast Asynchronous Leaderless Consensus with Two-Round Finality, Linear Overhead, and Adaptive Security
提出Ocior，一种实用的异步无领导者BFT共识协议，实现最优弹性、通信、计算和轮次复杂度，并引入OciorBLSts阈值签名方案支持快速聚合，达到两轮最终性和线性开销。
2025-09-10 cs.DC
Evolutionary Game for Consensus Provision in Permissionless Blockchain Networks with Shard
随着去中心化共识协议的发展，无需许可的区块链被认为是通用交易驱动的自治系统的一个有前途的推动者。然而，大多数流行的区块链网络都是建立在被称为工作量证明的密码谜题框架下的共识协议上的。这样的协议面临着交易处理瓶颈的固有问题，因为网络以非常高的延迟为代价实现了交易确认的分散共识。在本文中，我们研究了在具有分片共识的多个吞吐量可扩展区块链系统中的共识形成问题。具体而言，分片共识的协议设计不仅能够并行化处理器子组的事务验证过程，而且还引入了用于加速共识过程的拜占庭共识协议。通过允许不同的区块链征收不同水平的处理费用并具有不同的交易生成率，我们的目标是模拟现实世界中基于区块链的多服务提供生态系统。我们专注于在大量共识处理器的条件下区块链选择的动力学。因此，我们将各个处理器对区块链选择的演变建模为进化博弈。理论和数值分析提供有关的进化平衡和稳定性的处理器的策略在一般情况下。
2018-11-16 cs.CR cs.DC cs.GT
Scaling Blockchain Consensus via a Robust Shared Mempool
由于区块链，人们对拜占庭容错（BFT）系统的兴趣重新抬头。然而，许可区块链使用的基于领导者的BFT共识协议具有有限的可扩展性和鲁棒性。为了缓解BFT共识中的领导者瓶颈，我们引入了Stratus，一个强大的共享内存池协议，它将事务分发从共识中分离出来。我们的想法是让副本以分布式方式传播事务，并让领导者只提出事务ID。Stratus使用可证明可用广播（PAB）协议来确保引用事务的可用性。我们通过将其与最先进的基于BFT的区块链协议集成来实现和评估Stratus，并在LAN和WAN设置中评估这些协议。我们的研究结果表明，基于Stratus的协议实现高达$5\sim20\times$更多的吞吐量比他们的本地同行在一个网络中有数百个副本。此外，Stratus的性能在存在网络入侵、拜占庭攻击者和不平衡工作负载的情况下会优雅地下降。我们的设计提供了易于使用的API，以便其他遭受领导者瓶颈的BFT系统可以使用Stratus。
2022-09-25 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
Blockguard: Adaptive Blockchain Security
我们考虑根据其重要性改变区块链交易的安全性的问题。这种自适应安全性是通过使用可变大小的共识委员会来实现的。为了提高业绩，这些委员会同时运作。我们提出了两个算法，允许自适应安全性，形成并发的可变大小的共识委员会的需求。一种是基于单个联合区块链，另一种是基于单独的分片区块链。对于委员会内的共识，我们的算法可以使用各种可用的拜占庭鲁棒容错算法（BFT）。我们实现同步BFT、异步BFT和工作量证明共识。我们彻底评估我们的自适应安全算法的性能。
2019-07-30 cs.CR cs.DC
SoK: Achieving State Machine Replication in Blockchains based on Repeated Consensus
本文重新审视了在基于重复共识的区块链中实现状态机复制的普遍问题，如Tendermint。为了在基于共识的区块链中实现状态机复制，需要保证用户交易的公平性。在过去的几年中，在各种系统模型和各种问题规范中，状态机复制和共识之间的关系已经进行了大量的工作。我们系统化这项工作，提出了新的和严格的抽象状态机复制和重复的共识，在一个系统模型，占现实的区块链中，块可能包含几个交易发出的一个或多个用户，其中有效性和一个块内的交易顺序是由一个外部的应用程序相关的功能，可以捕获文献中的各种方法的顺序公平性。基于这些抽象，我们提出了一个减少从状态机复制到重复的共识，这样用户的公平性是实现使用的共识模块作为一个黑盒。这种方法允许在基于重复共识的区块链中预先存在的共识模块之上实现公平性。
2022-01-10 cs.DC
Achieving Starvation-Freedom in Multi-Version Transactional Memory Systems
软件事务存储器系统（STM）作为解决多核系统中的多线程编程的同步和并发问题的优雅替代方案已经引起了极大的兴趣。客户端程序通过发出事务来使用STM。STM确保事务要么提交要么中止。由于冲突而中止的事务通常会重新发出，并期望它在后续的化身中成功完成。然而，许多现有的STM不能提供饥饿自由，即，在这些系统中，并发冲突可能会阻止具体化事务的提交。为了克服这一局限性，我们系统地推导出一种新的饥饿免费算法的多版本STM。我们的算法既可以用于版本数无限且使用垃圾回收的情况，也可以用于仅维护最新的K个版本的情况。我们已经证明，我们提出的算法比现有的最先进的STM表现更好。
2019-03-22 cs.DC
Odontoceti: Ultra-Fast DAG Consensus with Two Round Commitment
本研究提出Odontoceti超快速DAG共识协议，以20%容错率的安全权衡实现两轮通信确认，在真实网络下达300ms中位延迟与1万TPS，较现有生产协议延迟降20-25%，验证了低容错共识协议的区块链实用价值。
2025-10-28 cs.CR cs.DC
Slipstream: Ebb-and-Flow Consensus on a DAG with Fast Confirmation for UTXO Transactions
Slipstream是一种基于DAG的BFT共识协议，提供乐观和最终两种排序，支持快速UTXO交易确认，并在同步下三轮确认交易，创新解决双花问题。
2025-04-22 cs.DC cs.DS
Impact of EIP-4844 on Ethereum: Consensus Security, Ethereum Usage, Rollup Transaction Dynamics, and Blob Gas Fee Markets
本文通过实证分析EIP-4844升级对以太坊共识安全、使用情况、Rollup交易动态及Blob Gas费机制的影响，揭示升级后的改进与潜在风险。
2024-05-06 cs.CR cs.DC cs.NA
Pod: An Optimal-Latency, Censorship-Free, and Accountable Generalized Consensus Layer
Common Prefix（共同前缀）；IT University of Copenhagen (ITU)（哥本哈根信息技术大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
Pod是一种低延迟、无审查且可问责的共识机制，通过消除副本间通信和本地日志处理实现物理最优延迟，适用于交易确认和安全问责等场景。
2026-01-02 cs.CR cs.DC
RingBFT: Resilient Consensus over Sharded Ring Topology
最近联邦数据管理应用程序的激增带来了对存在恶意攻击的基础数据的安全性和副本的一致性的关注。在这个方向上，一个突出的解决方案是采用一个许可的区块链框架，该框架围绕传统的拜占庭容错（BFT）共识协议进行建模。任何联邦应用程序都希望其数据分散在全球各地，以实现更快的访问。但是，先前的工作表明，传统的BFT协议是缓慢的。这导致了分片复制区块链的兴起。如果客户端事务需要访问单个分片，则这些分片区块链的现有BFT协议是有效的，但如果存在需要访问多个分片的跨分片事务，则会面临性能下降。由于跨分片交易很常见，为了解决这个难题，我们提出了RingBFT，一种用于分片区块链的新型元BFT协议。RingBFT要求分片遵循环序，遵循处理、转发、重传的原则，同时保证分片之间的通信是线性的。我们对RingBFT与最先进的分片BFT协议的评估表明，RingBFT实现了高达18倍的吞吐量，优雅地扩展到近500个全球分布式节点，并实现了每秒120万个事务的峰值吞吐量。
2022-03-23 cs.CR cs.DB cs.DC
A Decentralized Sequencer and Data Availability Committee for Rollups Using Set Consensus
本文提出基于Set Byzantine Consensus的去中心化arranger服务，结合定序器与数据可用性委员会，解决了L2集中式定序器的不良影响，并提供了形式化定义、正确性证明及可扩展性的实证证据。
2025-03-07 cs.DC
A Consensus-Based Load-Balancing Algorithm for Sharded Blockchains
公共区块链是分散的网络，每个参与节点执行相同的决策过程。这种形式的去中心化不能很好地扩展，因为相同的数据存储在每个网络节点上，并且因为所有节点都必须在确认之前验证每个交易。一种解决方案将区块链网络的节点分解为称为“分片”的子集，每个分片并行处理和存储不相交的交易集。为了充分利用分片区块链的并行性，分片的处理负载必须均匀分布。然而，计算平衡工作负载的问题在理论上是困难的，并且在实践中进一步复杂，因为事务处理时间在被分配给分片之前是未知的。在本文中，我们介绍了一种动态工作负载平衡算法，其中根据分片最近的工作负载历史定期调整事务到分片的分配策略。我们的算法是基于共识的负载均衡算法的分片区块链的适应。它是一种完全分布式的算法，与基于网络的应用程序（如区块链）内联。根据对三个知名区块链平台的交易进行分片的模拟，报告了一些初步结果。
2022-06-29 cs.DC
Phalanx: A Practical Byzantine Ordered Consensus Protocol
拜占庭容错（Byzantine fault tolerance，BFT）共识是分布式计算的基本原语。然而，BFT协议存在排序操纵问题，攻击者可以抢先攻击。有几种协议被提出来解决操纵问题，但它们都有一些局限性。基于批处理的协议，如Themis，由于使用复杂的算法来寻找强连接组件（SCC），因此具有显著的性能损失。基于时间戳的协议如Pompe简化了排序阶段，但它们在公平性上受到限制，对手可以通过交易的时间戳来操纵排序。在本文中，我们提出了一个拜占庭有序的共识协议称为方阵，在该协议中，事务提交基于锚定的排序策略。基于锚点的策略使得每个参与者上的事务的Lamport逻辑时钟聚合，并且生成最终排序，而不需要复杂的SCC检测。因此，密集阵取得了令人满意的性能，并表现出更好的抵抗顺序操纵比基于时间戳的策略。
2022-09-18 cs.DC
Path-Sensitive Atomic Commit: Local Coordination Avoidance for Distributed Transactions
内容：具有异步消息传递的并发对象是构造高可用性、高性能、大规模软件系统的一种越来越流行的方法。为了保证数据的一致性和支持对象间的同步，这类系统通常使用分布式事务，使用两阶段锁（2 PL）进行并发控制，使用两阶段提交（2 PC）作为原子提交协议。然而，在高可用性、高吞吐量的系统中，例如大型银行基础设施，当对象高度竞争时，当对象由于锁定而排队大量消息时，2 PL成为瓶颈。方法：在本文中，我们引入路径敏感的原子提交（PSAC）来解决这种情况。我们从消息处理程序（或方法）开始，它用前置和后置条件装饰，描述它们的保护和效果。知识：这允许PSAC锁定机制检查同时传入的两个消息的效果是否独立，并且如果是这种情况则避免锁定。结果，更多的消息被直接接受或拒绝，并获得更高的总吞吐量。基础：我们已经为一个名为Rebel的基于状态机的DSL实现了PSAC，它是在基于Akka actor框架的运行时之上。我们的性能评估表明，PSAC表现出相同的可扩展性和延迟特性的标准2 PL/2 PC，并获得高达1.8倍的平均吞吐量在拥塞的情况下。重要性：我们相信PSAC是使组织能够构建可扩展的分布式应用程序的一个步骤，即使他们的一致性要求并不是非常并行的。
2020-06-09 cs.DC cs.PL cs.SE
Consensus Mechanism Design based on Structured Directed Acyclic Graphs
我们介绍了一种结构的有向无环图（DAG）和机制设计的基础上，该结构，使同行可以在大规模的工作量证明（PoW）的基础上达成共识。我们还设计了一种基于DAG结构的内存池事务分配方法，使得一个事务被多个矿工处理的概率可以忽略不计。其结果是，在不牺牲安全和权力下放的情况下，能力得到了显著提升。
2019-01-09 cs.DC math.PR
HybridChain: Fast, Accurate, and Secure Transaction Processing with Distributed Learning
HybridChain结合分片区块链与DAG账本，利用去中心化学习共识，实现快速、准确且安全的交易处理，优于IOTA和Omniledger。
2023-10-13 cs.DC
Empirical Analysis of EIP-1559: Transaction Fees, Waiting Time, and Consensus Security
本研究利用以太坊链上、内存池及交易所数据，实证分析EIP-1559对交易费用、等待时间及共识安全的影响，发现其改善用户体验但影响有限，并揭示价格波动与区块大小的影响，为TFM改进提供方向。
2023-04-25 cs.CR cs.DC cs.GT
XOX Fabric: A hybrid approach to blockchain transaction execution
性能和可扩展性是区块链的主要关注点：无权限系统通常受到X共识算法的缓慢证明和网络每个节点上的顺序后序交易执行的限制。通过在参与者中引入少量的信任，Hyperledger Fabric等许可区块链系统可以受益于更高效的共识算法，并在网络节点的子集上使用并行预排序执行。特别是Fabric，已经被证明每秒可以处理数万个事务。但是，这种性能仅适用于无争用事务工作负载。如果许多事务都在争夺世界状态中的一小部分热键，那么有效吞吐量就会急剧下降。因此，我们建议XOX：一种新颖的双管齐下的事务执行方法，既可以最大限度地减少Fabric区块链中的无效事务，又可以最大限度地提高并发执行。我们的方法还可以防止客户端重新提交冲突的交易无意中拒绝服务攻击。即使在完全有争议的工作负载下，XOX每秒也可以处理超过3000个事务，所有这些事务都将被常规Fabric丢弃。
2020-03-09 cs.DC
FireLedger: A High Throughput Blockchain Consensus Protocol
区块链是分布式的安全账本，交易被连续地发布到其中，并且每个交易块都与其前任紧密耦合。许可型区块链特别强调交易吞吐量。在本文中，我们介绍了FireLedger，它利用区块链的迭代特性来提高其在乐观执行场景中的吞吐量。FireLedger以延迟换取吞吐量，因为在FireLedger中，每个节点的区块链的最后f + 1个块被认为是试探性的，即，如果最后的f + 1块提议者之一是拜占庭的，则它们可以被撤销。然而，当满足乐观假设时，在每个通信步骤中决定一个新的块，该块由仅发送其提议的提议者组成，所有其他参与者都发送一个比特。我们的性能研究表明，在单个亚马逊数据中心中，在10个中档亚马逊节点上运行的FireLedger对于（典型的比特币大小）512字节的交易获得了高达每秒16万笔交易的吞吐量。在10个节点的Amazon地理分布设置中，具有512字节的事务，FireLedger获得了30 K tps的吞吐量。此外，在更高端的亚马逊机器上，FireLedger获得的$20%-600%$吞吐量比HotStuff和BFT-SMaRt等最先进的协议更高，具体取决于确切的配置。
2019-11-01 cs.DC
WPaxos: Wide Area Network Flexible Consensus
WPaxos是一种多领导者Paxos协议，可跨广域网（WAN）部署提供低延迟和高吞吐量共识。WPaxos使用多重引线，并在这些多重引线之间划分对象空间。与静态分区的多Paxos部署不同，WPaxos能够通过对象窃取来适应不断变化的访问位置。在不同区域中重合的多个并发领导者使用Paxos的阶段1从彼此窃取对象的所有权，然后使用阶段2在本地提交对这些对象的更新请求，直到它们被其他领导者窃取。为了实现快速的第二阶段提交，WPaxos以一种新颖的方式采用了灵活的法定人数概念，并指定第二阶段接受者接近他们各自的领导者。我们实施了WPaxos，并在5个AWS区域的WAN部署上对其进行了评估。对象空间的动态分区和对区域本地提交的强调使WPaxos能够显著优于分区Paxos部署和无领导者Paxos方法。
2019-04-03 cs.DC
SURFACE: A Practical Blockchain Consensus Algorithm for Real-World Networks
SURFACE代表安全、自适应和相对无分叉的链扩展方法，是一种共识算法，专为现实世界的网络设计，并享有Nakamoto共识和拜占庭容错（BFT）共识的好处。在SURFACE中，每一轮都会随机选出一个委员会来验证和支持提议的新区块。委员会的规模可以根据底层网络进行调整，以使区块链在通信中具有合理的开销。因此，区块链通常可以实现高吞吐量和低延迟的快速概率确认。SURFACE还提供BFT机制，以在极端网络情况下（如大网络分区或受到大规模DDoS攻击）确保账本一致性。
2020-08-14 cs.DC
When is Spring coming? A Security Analysis of Avalanche Consensus
Avalanche是一种区块链共识协议，具有极低的延迟和高吞吐量。这迅速建立了相应的令牌作为顶级加密货币。Avalanche通过用随机抽样机制代替工作量证明来实现这些非凡的指标。该协议也不同于比特币，以太坊和许多其他协议，因为它形成了一个有向无环图（DAG）而不是链。它并不对所有事务进行完全排序，而是在它们之间建立偏序，并接受DAG中满足特定属性的事务。这种并行性被广泛认为是一种提高共识效率的技术。尽管它的成功，雪崩共识缺乏一个完整的抽象规范和匹配的正式分析。为了解决这个缺点，这项工作首先提供了一个详细的制定雪崩通过伪代码。这包括原始白皮书中省略的功能或文档中仅模糊解释的功能。其次，本文给出了一个通用的广播协议，只命令相关的事务的意义上的雪崩履行的形式属性的分析。最后但并非最不重要的是，分析揭示了一个影响协议活性的漏洞。还提出了解决该问题的可能的解决方案。
2022-10-07 cs.DC
Mahi-Mahi: Low-Latency Asynchronous BFT DAG-Based Consensus
Mahi-Mahi是首个基于未认证DAG的异步BFT共识协议，通过放弃显式认证减少消息和CPU开销，并引入新颖的提交规则，在广域网中实现亚秒级延迟和每秒超10万笔交易，显著优于现有协议。
2024-10-17 cs.CR cs.DC
DynaShard: Secure and Adaptive Blockchain Sharding Protocol with Hybrid Consensus and Dynamic Shard Management
针对现有区块链分片在处理动态负载、跨分片安全和系统完整性方面的不足，提出DynaShard协议，结合自适应分片管理、混合共识及高效状态同步与争议解决，实现吞吐量提升、延迟降低和分片利用率提高，优于FTBS方法。
2024-12-18 cs.DC
HL-DPoS: An Enhanced Anti-Long-Range Attack DPoS Algorithm
针对DPoS共识算法的中心化和长程攻击问题，提出HL-DPoS算法，通过节点分片和基于最长链的验证方法提升安全性，实验证明其性能更优。
2023-10-24 cs.DC
Lemonshark: Asynchronous DAG-BFT With Early Finality
National University of Singapore（新加坡国立大学）
Lemonshark提出一种异步DAG-BFT协议，通过交易层面重构DAG并确定承诺非必要但安全的条件，实现提前最终化，降低延迟达65%。
2026-04-05 cs.DC
Consensusless Blockchain: A Promising High-Performance Blockchain without Consensus
当真相存在时，共识是不必要的。在本文中，我们提出了一个在没有共识的情况下重建区块链的新视角。当共识阶段从区块链中被消除时，交易可以使用定义良好的通用规则快速地进行规范化，而不会消耗哈希能力。因此，这种无共识区块链的每秒交易（TPS）指标可以大大提高。尽管共识区块链很有前途，但一些技术挑战也至关重要。例如，必须防止双重支出攻击和频繁的分叉事件，必须仔细定义区块铸造的信用，等等。为了解决这些技术挑战，我们为我们的无共识区块链（CB）提出了几种解决方案，包括一个朴素的单调评分机制来计算链中每个区块的排名，以及一个两阶段的见证机制来添加新区块。拟议的CB链有望为丰富的现实世界分散应用提供简化且设备便宜的基础设施。
2022-09-28 cs.DC cs.NI
Implementation and Evaluation of Fast Raft for Hierarchical Consensus
本文首次实现并评估了Fast Raft分层共识协议，通过快速通道机制减少消息轮次，在低丢包下提升吞吐并降低延迟，保持Raft安全与活性。
2025-06-21 cs.DC
MonadBFT: Fast, Responsive, Fork-Resistant Streamlined Consensus
Category Labs
MonadBFT是一种新型BFT共识协议，通过线性消息复杂度和抗分叉机制提升性能与鲁棒性，防止恶意领导者攻击并减少用户延迟。
2026-07-22 cs.DC
Maximal Extractable Value (MEV) Protection on a DAG
许多加密货币平台容易受到最大可提取值（MEV）攻击，恶意共识领导者可以注入交易或改变用户交易的顺序以最大化其利润。MEV缓解的一个有希望的研究方向是通过新功能来增强区块链的拜占庭容错（BFT）共识核心，比如隐藏交易内容，这样恶意方就无法分析和利用它们，直到它们被订购。一个正交线的研究表明，BFT协议设计的有向无环图（DAG）的出色性能。它们通过保持高网络利用率、将事务的传播与其元数据排序解耦以及在表示传播消息的因果排序的DAG上高效地编码共识逻辑来提供高吞吐量。本文解释了如何结合这两个进步。它引入了一种名为Fino的基于DAG的协议，该协议将MEV抵抗功能集成到基于DAG的BFT中，而不会延迟DAG传输的事务稳定传播，并且消息开销为零。该方案不需要复杂的秘密共享可验证性和可恢复性，避免了代价高昂的门限加密。
2022-12-23 cs.CR cs.DC
Blockchain Meets Database: Design and Implementation of a Blockchain Relational Database
在本文中，我们设计并实现了第一个具有区块链特性的分散复制关系数据库，我们称之为区块链关系数据库。我们强调了区块链平台和复制的关系数据库提供的功能之间的一些相似之处，尽管它们在概念上不同，主要是在它们的信任模型上。受此启发，我们利用关系数据库中的丰富功能、数十年的研究和优化以及可用工具来构建区块链关系数据库。我们考虑一个已知但相互不信任的组织的许可区块链模型，每个组织都运行自己的数据库实例，这些实例是彼此的副本。副本独立执行事务，并参与分散的共识，以确定事务的提交顺序。我们设计了两种方法，第一种方法是在执行事务之前商定事务的提交顺序，第二种方法是在没有提交顺序的先验知识的情况下执行事务，而排序是并行发生的。我们利用可序列化的快照隔离（SSI），以保证跨节点的副本保持一致，并尊重由共识确定的顺序，并设计了一个新的变体的SSI块高度的基础上，后者的方法。我们实现了我们的系统在PostgreSQL上，并提出了详细的性能实验分析这两种方法。
2019-05-31 cs.DC
No Need for Recovery: A Simple Two-Step Byzantine Consensus
在本文中，我们给出了一个确定性的两步拜占庭共识协议，实现安全性和活性。两步拜占庭共识协议只需要两个通信步骤，在没有故障的情况下提交。大多数两步拜占庭共识协议利用乐观主义，并在出现故障时需要恢复协议。在本文中，我们给出了一个简单的两步拜占庭共识协议，不需要一个恢复协议。
2019-11-23 cs.DC
Scalable Consensus Protocols for PoW based Blockchain and blockDAG
在本文中，我们提出了两个模型，用于扩展基于工作量证明（PoW）的区块链网络中的交易吞吐量。在第一种方法中，推导了基于PoW的最长链规则区块链的最优交易吞吐量的数学模型。在这种方法中，区块链点对点（P2P）网络被认为是Erdös-Rényi随机网络拓扑。然而，这种方法受到块创建速率的限制，结果表明，超过最佳点的速率可能导致系统中的不公平。第二种方法是一种新的共识协议，它将账本视为一个称为blockDAG的有向无环图（DAG），而不是区块链。在这个框架中，我们遵循两步策略，使系统足够强大，以处理双重花费攻击。第一步是开发一个无监督学习图聚类算法，用于分离攻击者创建的块。在第二步中，攻击者块被消除，剩余的块由诚实的客户端按拓扑顺序排列，这使得blockDAG系统适用于物联网（IoT）服务中的智能合约应用。模拟结果表明，与比特币相比，交易吞吐量有显着提高。
2021-07-20 cs.DC
