大型网站架设需要考虑哪些问题,网站建设与管理教学视频教程,wordpress去掉分类,wordpress启用主题目录 笔记后续的研究方向摘要引言 ParBFT: Faster Asynchronous BFT Consensus with a Parallel Optimistic Path CCS 2023 笔记
后续的研究方向
摘要
为了减少异步拜占庭容错#xff08;BFT#xff09;共识的延迟和通信开销#xff0c;通常会添加一条乐观的路径#xf… 目录 笔记后续的研究方向摘要引言 ParBFT: Faster Asynchronous BFT Consensus with a Parallel Optimistic Path CCS 2023 笔记
后续的研究方向
摘要
为了减少异步拜占庭容错BFT共识的延迟和通信开销通常会添加一条乐观的路径Ditto和BDT是最先进的代表。这些协议首先尝试运行乐观路径该路径通常适用于部分同步的BFT并在良好的情况下保证良好的性能。如果乐观路径无法取得进展这些协议会在超时后切换到悲观路径以确保异步网络中的活跃性。这种设计主要依赖于对网络延迟Δ的准确估计来正确设置超时参数。Δ的错误估计可能导致过早或延迟切换到悲观路径在这两种情况下都会损害协议的效率。
为了解决上述问题我们提出了采用并行乐观路径的ParBFT。只要乐观路径的引导者没有故障ParBFT就可以确保低延迟而不需要精确估计网络延迟。我们提出了ParBFT的两种变体即ParBFT1和ParBFT2在延迟和通信之间进行权衡。ParBFT1同时启动两条路径在故障引导器下实现了较低的延迟但即使在良好的情况下也具有二次消息复杂性。ParBFT2在好的情况下通过延迟悲观路径来降低消息的复杂性代价是在有故障的引导器下有更高的延迟。实验结果表明ParBFT的性能优于Ditto或BDT。特别是当网络条件恶劣时ParBFT可以通过乐观路径达成共识而Ditto和BDT则存在路径切换问题必须使用悲观路径才能取得进展。
引言
在过去的十年里区块链[385566]的日益普及使人们重新关注拜占庭容错BFT共识协议[346567]。一般来说BFT共识协议确保多个副本达成一致即使其中一小部分副本可能表现得任意称为拜占庭副本[44]。BFT共识协议根据其时序假设大致可分为三类同步协议、部分同步协议和异步协议。在这三类中异步协议对不可预测的网络条件提供了最强的鲁棒性[273750]。然而由于性能原因异步BFT协议很少在生产中部署[46]。更具体地说与同步和部分同步的对等协议相比异步BFT协议具有更高的延迟更大的轮数和更高的通信开销即使在所有副本都没有故障并且网络状况良好的情况下也是如此。
为了弥补异步BFT的较差性能许多工作引入了一种乐观路径[4357]Ditto[33]和BDT[46]是最近的代表。在高层这些协议通常有两条路径由领导者驱动的乐观部分同步路径和异步工作的悲观路径。系统首先尝试运行乐观路径该路径具有低延迟和较小的通信开销。如果乐观路径无法取得进展则协议会在超时事件后返回到悲观路径。在悲观路径上的一个或多个协议实例之后协议将切换回乐观路径。由于在任何给定时间只有一条路径被执行我们将这种设计称为串行路径范式。
串行路径范例有几个缺点。首先它需要对网络延迟通常表示为Δ进行良好的估计以相应地设置计时器。正确地获得参数Δ是相当具有挑战性的。当领导者是拜占庭人时乐观的道路无法取得任何进展理想情况下应该尽快启动向悲观道路的后退。Δ的大值将延迟回退并损害延迟。相反如果Δ被错误地设置得太小超时和回退事件将提前触发可能会干扰乐观道路上即将取得进展的无故障领导者。
此外何时回到乐观的道路上也是一个艰难的决定。如果由于网络已经恢复切换执行得太晚则协议不必要地在悲观路径上停留太长时间。相反在网络状况仍然不佳的情况下过于匆忙地切换回来是没有意义和浪费的因为乐观的道路仍然无法取得进展。这甚至可能导致频繁的来回切换使协议比简单地单独运行悲观路径更慢。在某些情况下Ditto[33]选择了仓促的方法并在悲观路径上的单个协议实例完成时执行切换。BDT[46]在其伪代码中同样使用了一个仓促切换。尽管BDT提到可以使用其他启发式方法进行切换但设计这些启发式方法也是一项棘手的任务。
为了解决路径切换方面的这些挑战我们提出了一种向异步BFT添加乐观路径的替代范式并行运行这两条路径。在高级别上通过并行运行这两条路径副本可以在两条路径中的一条成功后立即做出决定。这使得协议能够优雅地处理好的和坏的网络条件并避免串行路径模式的缺点。更具体地说我们提出了并行运行部分同步乐观路径和异步悲观路径的ParBFT。这两条路径可以各自产生一个输出称为候选。然后ParBFT利用异步二进制协议ABA算法在这两个候选者之间达成协议。ParBFT的最后一个关键设计元素是一种快捷机制如果领导者没有故障网络良好所有副本都将在乐观路径的末尾决定并直接前进到下一个实例而不需要执行ABA算法甚至不需要执行悲观路径。这使得ParBFT在良好情况下的性能类似于串行路径范式。
我们提出了ParBFT的两种变体我们称之为ParBFT1和ParBFT2它们在延迟和通信之间进行了权衡。ParBFT1同时启动这两条路径这种变体在拜占庭领导人的领导下提供了更好的延迟但即使在良好的情况下也会受到二次消息复杂性的影响。相反ParBFT2延迟了悲观路径的启动因此在拜占庭领导人的领导下以更高的延迟为代价在良好的情况下将消息复杂性降低为线性。
如表1所示Ditto[33]和BDT[46]之前的工作实现了5的低延迟(表示实际网络延迟并且参数Δ被正确估计时即。 ≤Δ。相比之下ParBFT1和ParBFT2实现了5的良好延迟只要乐观路径的领导者是非错误的无论Δ是否被正确估计。如前所述在良好的情况下ParBFT1牺牲了消息的复杂性当领导者没有错误并且Δ的估计是正确的时ParBFT 1会导致二次通信。ParBFT2通过将悲观路径的启动延迟5Δ时间来避免这个问题这将在良好情况下的通信复杂性降低到()1(和分别表示实际故障副本和总副本的数量但在拜占庭领导人的领导下增加了该数量的延迟。
我们还注意到虽然ParBFT1根本不需要参数Δ但ParBFT2带回了Δ的参数。但与先前的工作不同对Δ的错误估计的惩罚要小得多。具体来说当Δ设置得太小时即Δ,ParBFT2只会增加通信成本而之前的工作会产生更长的延迟、增加的通信成本以及来回切换的潜在问题。
我们实现了ParBFT的两种变体并进行了广泛的实验以评估其与先前工作相比的性能。我们的实现使用基于链的范式其中不同的协议实例被流水线传输以提高吞吐量。实验分为三个部分分别对应三种不同的场景。第一部分模拟了一个良好的情况即领导者没有故障网络良好。
在第二部分中我们通过故意延迟消息来模拟慢速网络同时假设一个没有故障的领导者。最后在第三部分中我们通过延迟领导者的建议来引入一个错误的领导者。
实验结果表明在良好的情况下ParBFT2的性能与Ditto和BDT相当好因为所有三个协议都可以通过乐观路径提交。正如预期的那样随着副本数量的增加ParBFT1的性能由于其二次消息复杂性而恶化。在慢速网络的情况下延迟设置为大于Δ与Ditto和BDT相比ParBFT1和ParBFT2表现出明显更低的延迟。ParBFT实现了更低的延迟因为即使网络延迟估计错误它也可以通过乐观路径提交而Ditto或BDT必须切换到悲观路径。在一个错误的领导者的情况下所有协议都将通过悲观路径提交。然而ParBFT1提供了比Ditto、BDT和ParBFT2更低的延迟因为它可以立即启动悲观路径而无需等待超时事件。
综上所述我们在本文中做出了以下贡献。我们首先确定了当前串行路径异步协议的主要局限性它们依赖于对网络延迟的准确估计来在两条路径之间进行适当的切换。然后我们提出了一种称为ParBFT的新范式该范式并行运行两条路径以解决这些限制。提出了ParBFT的两种变体在延迟和通信开销之间进行了权衡。最后我们实现了我们的协议并进行了全面的实验来展示它们的优势。
