通过统计欺诈检测实现最优弹性的拜占庭共识

自 1980 年代中期以来已知，拜占庭共识（Byzantine Agreement）可在异步情况下以概率 1 解决，即使面对全能的、计算无界的自适应 adversary，其可自适应地 corrupt 至多 $f<n/3$ 方。此外，当 $f\geq n/3$ 时该问题不可解。然而，Bracha 1984 年的协议以指数级期望延迟 $2^{\Theta(n)}$ 的代价实现了 $f<n/3$ 的弹性，该界在此模型中 $f=\lfloor (n-1)/3 \rfloor$ 个 corruption 下从未被改进。本文证明，在异步、全信息模型中，拜占庭共识可以概率 1 对抗可 corrupt $f<n/3$ 方的自适应 adversary 而解决，同时以高概率仅产生多项式延迟。我们的协议遵循 King 与 Saia 以及 Huang、Pettie 和 Zhu 早期的多项式延迟协议，它们具有次优弹性，即分别为 $f \approx n/10^9$ 和 $f<n/4$。弹性 $f=(n-1)/3$ 独特地困难，因为此时拜占庭方与诚实方的影响力大致相当。我们解决的核心技术问题是设计一个集体抛币协议，最终让我们抛出一个结果明确的硬币。起初拜占庭方的影响力过于强大而无法克服，他们本质上可随意固定硬币的行为。我们保证在抛币协议仅执行多项式次后，要么 (a) 拜占庭方未能固定硬币行为（从而结束游戏），要么 (b) 我们可“黑名单”玩家，使得拜占庭玩家的黑名单率至少与好玩家的黑名单率一样大。黑名单准则基于一个简单的统计欺诈检测检验。