【產(chǎn)通社，2月19日訊】中國(guó)科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，軟件研究所研究員張振峰團(tuán)隊(duì)近日與美國(guó)新澤西理工學(xué)院（現(xiàn)悉尼大學(xué)副教授）唐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在區(qū)塊鏈核心技術(shù)——拜占庭容錯(cuò)（BFT）共識(shí)研究中取得突破，提出首個(gè)完全實(shí)用的異步共識(shí)算法——小飛象拜占庭容錯(cuò)（DumboBFT）算法，研究成果以Dumbo: Faster Asynchronous BFT Protocols為題，發(fā)表于網(wǎng)絡(luò)安全旗艦會(huì)議ACM CCS（第27屆國(guó)際計(jì)算機(jī)與通信安全大會(huì)）。在異步BFT共識(shí)算法設(shè)計(jì)領(lǐng)域，我國(guó)此前未有重要研究成果在國(guó)際頂級(jí)會(huì)議上發(fā)表。

拜占庭容錯(cuò)（BFT）共識(shí)算法是區(qū)塊鏈的核心技術(shù)，也是確保區(qū)塊鏈安全可靠運(yùn)行、提升區(qū)塊鏈擴(kuò)展能力和運(yùn)行性能的核心算法。BFT共識(shí)算法具有運(yùn)行性能高、資源消耗低、易于部署等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外區(qū)塊鏈系統(tǒng)中。異步BFT算法能夠容忍網(wǎng)絡(luò)通信故障、抵抗拜占庭敵手惡意攻擊，是保障區(qū)塊鏈在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下健壯運(yùn)行的理想共識(shí)技術(shù)。

如何設(shè)計(jì)高效的異步BFT共識(shí)算法，是密碼學(xué)和分布式計(jì)算領(lǐng)域的著名難題。自上世紀(jì)80年代起，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后對(duì)這一難題進(jìn)行了探索。第一個(gè)接近實(shí)用的異步共識(shí)算法是在2016年提出的HoneyBadgerBFT算法，已被應(yīng)用于螞蟻鏈等區(qū)塊鏈平臺(tái)。為設(shè)計(jì)完全實(shí)用的異步共識(shí)算法，軟件所于2015年開(kāi)展小飛象拜占庭容錯(cuò)算法研究工作。該算法以獨(dú)到視角對(duì)HoneyBadgerBFT算法進(jìn)行分析，揭示其性能受限的根源是大量隨機(jī)化子模塊調(diào)用導(dǎo)致的運(yùn)行時(shí)間增加，提出了全新的可證明可靠廣播（provable reliable broadcast）原語(yǔ)，并給出了基于門(mén)限數(shù)字簽名技術(shù)的高效構(gòu)造方法，通過(guò)一種創(chuàng)新性的多值拜占庭共識(shí)應(yīng)用，在容忍1/3的惡意節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，突破了異步共識(shí)算法在性能上的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

在遍布全球四大洲的100個(gè)共識(shí)節(jié)點(diǎn)的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中，小飛象拜占庭容錯(cuò)算法DumboBFT的確認(rèn)延遲時(shí)間為24秒、不到HoneyBadgerBFT算法的1/20，交易吞吐量為每秒近1.8萬(wàn)筆、是HoneyBadgerBFT算法的9倍多。此外，軟件所特別研究助理路遠(yuǎn)等人進(jìn)一步提出了小飛象多值共識(shí)算法（Dubmo-MVBA），在消息數(shù)量、通信代價(jià)和運(yùn)行時(shí)間等關(guān)鍵性能指標(biāo)上均達(dá)到了漸進(jìn)理論最優(yōu)，回答了國(guó)際密碼界關(guān)于“如何提升異步共識(shí)算法的關(guān)鍵性能指標(biāo)”這一問(wèn)題。

小飛象共識(shí)算法的創(chuàng)造性突破，解決了異步共識(shí)算法設(shè)計(jì)的理論難題，在性能上大幅提升并超越了當(dāng)前工業(yè)界采用的HoneyBadgerBFT，成為國(guó)際首個(gè)完全實(shí)用的異步共識(shí)算法，可為我國(guó)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供強(qiáng)安全、高性能、可擴(kuò)展的新一代核心技術(shù)。

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