性能大幅提升!國際首個完全實用的異步共識算法誕生 突破區塊鏈核心技術

區塊鏈是目前全球科技的焦點領域之一。在實現區塊鏈“不可偽造”“公開透明”“集體維護”等特性的背後，大數據和算法也發揮了重要作用。

近日，中國科學院軟件研究所張振峯團隊與新澤西理工學院唐強團隊在區塊鏈核心技術——拜占庭容錯(BFT)共識研究中取得突破，提出了首個完全實用的異步共識算法——小飛象拜占庭容錯(DumboBFT)算法。

研究突破了異步共識算法在性能上的設計挑戰，併成為了國際首個完全實用的異步共識算法。

拜占庭容錯(BFT)共識算法是區塊鏈的關鍵核心技術，是確保區塊鏈安全可靠運行、提升區塊鏈擴展能力和運行性能的核心算法。

軟件所於2015年開展小飛象拜占庭容錯算法研究工作。目前公佈的研究中，主要提出了兩種全新的可證明可靠廣播(provable reliable broadcast)原語——Dumbo1和Dumbo2，它們都具有漸近的和實際的更好的效率。特別是，Dumbo1的ACS只運行一個很小的κ(與n個ABA實例無關)，而Dumbo2的ACS進一步將其降低為常數。

實驗結果表明，研究中的協議在延遲和吞吐量上等性能都比HoneyBadgerBFT算法提高了好幾倍，特別是當系統規模變大時。在遍佈全球四大洲的100個共識節點的測試網絡中，小飛象拜占庭容錯算法DumboBFT的確認延遲時間為24秒、不到HoneyBadgerBFT算法的1/20，交易吞吐量為每秒近1.8萬筆、是HoneyBadgerBFT算法的9倍多。

該算法技術帶來了兩個主要的核心發現:1)減少ABA實例的數量顯著提高了效率;(2)更謹慎地使用多值驗證拜占庭協議(multi-value validated Byzantine agreement, MVBA)，該協議被認為是中ACS的次優方案，實際上可以導致更有效的ACS。

上述研究成果發表於網絡安全旗艦會議ACM CCS(第27屆國際計算機與通信安全大會)上，題為“Dumbo: Faster Asynchronous BFT Protocols”。

這項研究成果，可為中國區塊鏈基礎設施建設提供強安全、高性能、可擴展的新一代核心技術。

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料:https://dl.acm.org/doi/10.1145/3372297.3417262