CFT-Forensics：面向崩溃容错协议的高性能拜占庭问责框架
摘要
崩溃容错（Crash Fault Tolerant, CFT）共识算法常用于系统组件可信的场景，例如企业环境和政府基础设施。然而，即便单个 corrupted 节点也可破坏 CFT 共识。面对此类潜在拜占庭故障，一种理想的属性是问责性（accountability）：若某个 corrupted 节点破坏协议并影响共识安全性，应能从节点状态以密码学完整性识别出有责组件。目前已知为 CFT 协议提供问责性的最佳协议称为 PeerReview；它本质上记录 CFT 协议期间发送的所有消息的带签名转录本。由于 PeerReview 对底层 CFT 协议不可知，其带来了较高的通信与存储开销。我们提出 CFT-Forensics，一种面向 CFT 协议的问责框架。我们证明，对于一类特殊的取证合规（forensics-compliant）CFT 协议（包括广泛使用的 Raft 和多 Paxos 等 CFT 协议），CFT-Forensics 提供可证明的问责保证。在实际部署设定下，我们从理论上证明 CFT-Forensics 的代价仅为 PeerReview 的一小部分。随后我们将 CFT-Forensics 实例化于 Raft，并实现 Raft-Forensics 作为流行 nuRaft 库的扩展。在大量实验中，我们证明 Raft-Forensics 为原生 Raft 增加了较低开销。在 256 字节消息下，Raft-Forensics 以高 46%（+44 ms）的延迟达到原生 Raft 峰值吞吐量的 87.8%。最后我们将 Raft-Forensics 集成到开源中央银行数字货币 OpenCBDC 中，并展示在广域网实验中，Raft-Forensics 达到 Raft 吞吐量的 97.8%，延迟高 14.5%（+326 ms）。
引用
@article{arxiv.2305.09123,
title = {CFT-Forensics: High-Performance Byzantine Accountability for Crash Fault Tolerant Protocols},
author = {Weizhao Tang and Peiyao Sheng and Ronghao Ni and Pronoy Roy and Xuechao Wang and Giulia Fanti and Pramod Viswanath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.09123},
year = {2024}
}