动态BFT协议的研究与设计

发布时间：2023-06-05 20:44

　　随着近年来掀起的以比特币为首的数字货币浪潮,人们对于“区块链”这种分布式系统的健壮性提出了更高的要求。如何在敌手参与的情况下,解决分布式系统的一致性问题,设计出安全实用的BFT(拜占庭容错)协议,已成为当前的一大研究热点。本文分析和总结了目前BFT协议的主要研究成果,并针对PBFT和HoneyBadgerBFT两种代表性协议展开深入研究,发现如下问题:首先,协议无法实现节点的动态加入/退出。上述协议均只能运行在完全封闭的系统中,任何节点的加入/退出都需要中止整个系统的运行,并通过依次修改系统参数的方式实现,这对实际使用的高访问量系统是不可容忍。此外,协议缺乏明确的机制来判断节点的活跃程度。节点活跃与否对系统的安全性影响很大,不活跃节点与恶意节点一样,都严重威胁了系统的稳定运行。更糟糕的是,上述协议没有采取任何惩罚措施来处理恶意节点。这些恶意节点的破坏力会随着时间而增长,不断同化/控制系统中的诚实节点,最终导致系统崩溃。这些问题降低了BFT协议的实用性,亟待解决。本文综合考虑现有协议的优缺点并做出改进,取得如下成果:1.基于PBFT协议设计了一种具有动态性的BFT协议,命名为“动态PBF...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 存在的问题
    1.4 本文贡献
    1.5 后续章节安排
第二章 预备知识
    2.1 PBFT相关知识
        2.1.1 Primary-Backup机制
        2.1.2 Quorum Replication技术
        2.1.3 正常运行流程
        2.1.4 检查点技术
        2.1.5 视图切换流程
    2.2 Honey Badger BFT相关知识
        2.2.1 时间假设
        2.2.2 原子广播
        2.2.3 纠删码
    2.3 本章小结
第三章 动态PBFT协议
    3.1 创新点
    3.2 系统模型
        3.2.1 系统实体
        3.2.2 系统概述
    3.3 具体协议
        3.3.1 主节点选取
        3.3.2 主动加入
        3.3.3 主动退出
        3.3.4 被动退出:恶意主节点
        3.3.5 被动退出:恶意副本节点
        3.3.6 客户端回复
    3.4 协议分析
        3.4.1 安全性
        3.4.2 活跃性
    3.5 本章小结
第四章 动态异步BFT协议
    4.1 创新点
    4.2 系统模型
        4.2.1 系统实体
        4.2.2 系统概述
    4.3 具体协议
        4.3.1 正常流程
        4.3.2 主动加入
        4.3.3 主动退出
        4.3.4 被动退出
    4.4 协议分析
        4.4.1 一致性和全序性
        4.4.2 审查弹性
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目



本文编号：3832020