中国科学家在国际上提出首个完全实用的异步BFT共识算法

关于区块链领域这一重大突破的研究论文近日在网络安全旗舰会议——第27届国际计算机与通信安全大会上发表并进行了报告。 这也是异步BFT共识算法设计领域。 中国科学家首次在国际顶级会议上发表重要研究成果。

该成果主要负责人张振峰研究员8日接受记者在线采访时表示，BFT共识算法作为区块链的关键核心技术，是保证区块链安全可靠运行的核心算法，提高区块链的可扩展性和运行性能。 BFT共识算法具有运行性能高、资源消耗低、易于部署的特点。 受到业界青睐，在中外区块链系统中得到广泛应用。 异步BFT算法可以容忍网络通信故障并抵抗拜占庭对手的恶意攻击。 是保证区块链在互联网环境下稳健运行的理想共识技术。

如何设计高效的异步BFT共识算法仍然是密码学和分布式计算领域的一个众所周知的问题。 20世纪80年代以来，包括多位图灵奖获得者在内的许多国际知名学者相继探索了这一问题。 2016年提出的“蜜獾算法”（Honey ）是第一个接近实用的异步共识算法，已应用于区块链平台。

张振峰指出，为了设计出完全实用的异步共识算法，中科院软件所于2015年开展了“小飞象算法”的研究工作。该算法从一个角度分析了“蜜獾算法”独特的视角揭示了其性能限制的根本原因是由于大量随机化子模块调用导致运行时间的增加，因此提出了一种新的可证明可靠的广播原语，通过该原语确保交易广播的正确完成密码学“证明”，并提供了一种基于门限数字签名技术的高效构造方法。 创新的多值拜占庭共识应用，将交易的共识转化为“证明”的共识，让“小飞象算法”突破异步共识算法的性能，同时容忍1/3的恶意节点。 设计挑战。

他表示，在遍布全球四大洲的100个共识节点的测试网络中，“小飞象算法”的确认延迟时间为24秒，不到“蜜獾算法”的1/20，并且交易吞吐量是24秒。 近18000笔交易，是“蜜獾算法”的9倍多。

此外，研究团队成员还有中科院软件所特聘研究助理、博士卢媛等。 来自新泽西理工学院的等人进一步提出了“Dubmo-MVBA”，其关键性能指标包括消息数量、通信成本和运行时间等。 以上均达到了渐近理论最优性，成功解答了国际密码学界20年来的公共疑问“如何提高异步共识算法的关键性能指标”。

张振峰表示，联合团队完成了“小飞象算法”的创造性突破，不仅解决了异步共识算法设计的理论问题，而且性能大幅提升，全面超越目前应用的“蜜獾算法”业界，从而成为国际上第一个完全实用的异步共识算法。 该研究成果可为我国区块链基础设施建设提供安全性强、高性能、可扩展的新一代核心技术。