ACE：用于提升状态机复制活性的抽象共识封装

随着易受跨组织攻击的拜占庭容错（BFT）系统（即所谓区块链）的出现，提供异步状态机复制（SMR）解决方案已不再是理论关切。本文介绍 ACE：一个用于容错 SMR 系统软件设计的通用框架。我们首先提出一种新的基于领导者的视图（LBV）抽象，它封装了部分同步共识算法中每个视图所提供的核心属性，该算法依据基于领导者的逐视图范式（如 PBFT 和 Paxos）设计。随后，我们以非平凡的方式组合多个 LBV 实例，以提升现有 SMR 解决方案的异步活性。ACE 与模型无关——它抽象掉共识协议可能具有的任何模型假设，例如故障方的数量和类型。例如，当 LBV 抽象由为容忍崩溃故障而设计的部分同步共识算法（如 Paxos 或 Raft）实例化时，ACE 产生适用于 $n = 2f+1$ 方的异步 SMR。但若 LBV 抽象由 PBFT 或 HotStuff 等拜占庭协议实例化，则 ACE 产生适用于 $n = 3f+1$ 方的异步拜占庭 SMR。为展示 ACE 的威力，我们用 C++ 实现它，以 HotStuff（一种最先进的部分同步拜占庭一致协议）的视图实现实例化 LBV 抽象，并在不同对抗场景下与基础 HotStuff 实现进行比较。我们的评估表明，虽然在乐观、同步、无故障情形下 ACE 性能不及 HotStuff，但在网络异步和攻击期间 ACE 具有绝对优势。