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利用吞吐量为中心的拜占庭广播容忍区块链中的恶意多数

密码学与安全 2021-11-17 v2 分布式、并行与集群计算

摘要

区块链的容错性通常由其在系统中能容忍的“对抗性算力”比例 ff 来表征。尽管近年来区块链设计进展迅速,现有的区块链系统仍然只能容忍 ff 低于 0.50.5。实际可用的区块链能否容忍恶意多数,即 ff 高于 0.50.5?本工作对此问题给出了肯定的回答。我们首先指出,众所周知的对于 ff 高于 0.50.5 时{\em 拜占庭共识}的不可能性并不适用于区块链。为了容忍 ff 高于 0.50.5,我们使用{\em 拜占庭广播},而非拜占庭共识,作为区块链的核心。然而,这样做的一个主要障碍是,由此产生的区块链可能具有极低的吞吐量。为克服这一核心技术挑战,我们提出了一种新颖的拜占庭广播协议 OverlayBB,它能够容忍 ff 高于 0.50.5,同时实现良好的吞吐量。以 OverlayBB 为核心,我们展示了一个名为 BCube 的新型权益证明区块链的设计、实现和评估。在我们使用 1000010000 个节点且在 f=0.7f = 0.7 条件下的实验中,BCube 能够容忍恶意多数,同时实现实际可用的交易吞吐量和确认延迟。据我们所知,BCube 是第一个能够实现此类属性的区块链。

关键词

引用

@article{arxiv.2108.01341,
  title  = {Using Throughput-Centric Byzantine Broadcast to Tolerate Malicious Majority in Blockchains},
  author = {Ruomu Hou and Haifeng Yu and Prateek Saxena},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2108.01341},
  year   = {2021}
}