我國科學(xué)家突破區(qū)塊鏈核心技術(shù) 提出首個完全實(shí)用異步共識算法
從中國科學(xué)院軟件研究所獲悉,該所張振峰團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國新澤西理工學(xué)院唐強(qiáng)團(tuán)隊(duì),在區(qū)塊鏈核心技術(shù)的拜占庭容錯(BFT)共識研究中取得重要突破,在國際上提出首個完全實(shí)用的異步共識算法“小飛象拜占庭容錯(DumboBFT)算法”(簡稱“小飛象算法”)。 區(qū)塊鏈領(lǐng)域這一重大突破性成果的研究論文,近日在網(wǎng)絡(luò)安全旗艦會議——第27屆國際計算機(jī)與通信安全大會上發(fā)表并做大會報告,這也是在異步BFT共識算法設(shè)計領(lǐng)域,中國科學(xué)家首次有重要研究成果在國際頂級會議上發(fā)表。 成果主要完成人張振峰研究員8日通過網(wǎng)絡(luò)接受記者采訪介紹說,作為區(qū)塊鏈的關(guān)鍵核心技術(shù),BFT共識算法是確保區(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共識算法具有運(yùn)行性能高、資源消耗低、易于部署等特點(diǎn),得到工業(yè)界的青睞,廣泛應(yīng)用于中外區(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)行的理想共識技術(shù)。 如何設(shè)計高效的異步BFT共識算法,還是密碼學(xué)和分布式計算領(lǐng)域的著名難題。自上世紀(jì)80年代起,包括多位圖靈獎得主在內(nèi)的眾多國際著名學(xué)者先后對這一難題進(jìn)行探索,2016年提出的“蜜獾算法”(HoneyBadgerBFT)是第一個接近實(shí)用的異步共識算法,已被應(yīng)用于區(qū)塊鏈平臺。 張振峰指出,為設(shè)計完全實(shí)用的異步共識算法,中科院軟件所于2015年開展“小飛象算法”研究工作,該算法以獨(dú)到視角對“蜜獾算法”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)行時間增加,提出全新的可證明可靠廣播原語,通過密碼學(xué)“證明”保證了交易廣播的正確完成,并給出基于門限數(shù)字簽名技術(shù)的高效構(gòu)造方法,通過一種創(chuàng)新性的多值拜占庭共識應(yīng)用,將對交易的共識轉(zhuǎn)換為對“證明”的共識,使“小飛象算法”在容忍1/3的惡意節(jié)點(diǎn)的同時,突破異步共識算法在性能上的設(shè)計挑戰(zhàn)。 他說,在遍布全球四大洲的100個共識節(jié)點(diǎn)的測試網(wǎng)絡(luò)中,“小飛象算法”的確認(rèn)延遲時間為24秒、不到“蜜獾算法”的1/20,交易吞吐量為每秒近1.8萬筆、是“蜜獾算法”的9倍多。 此外,中科院軟件所特別研究助理、新澤西理工學(xué)院博士路遠(yuǎn)等研究團(tuán)隊(duì)成員還進(jìn)一步提出“小飛象多值共識算法”(Dubmo-MVBA),在消息數(shù)量、通信代價和運(yùn)行時間等關(guān)鍵性能指標(biāo)上均已達(dá)到漸進(jìn)理論最優(yōu),圓滿回答了國際密碼界關(guān)于“如何提升異步共識算法的關(guān)鍵性能指標(biāo)”這一提出20年的公開問題。 |