论文2024/653

Ipotane：在异步BFT中实现最佳效果

摘要

最先进的异步拜占庭容错（BFT）协议集成了部分同步乐观路径。此范例中的圣杯是在有利情况下匹配部分同步协议的性能，并在不利情况下匹配纯异步协议的性能。一些先前的工作通过在有利条件下匹配部分同步协议的效率，在实现这一目标方面取得了进展。然而，当网络条件不利时，与纯异步协议相比，它们的性能会降低。为了解决这些缺点，最近的一项工作Abraxas（CCS’23）提出了第一个乐观的异步BFT协议，该协议在所有情况下都保持稳定的吞吐量。然而，Abraxas在不利的情况下仍然会产生很高的最坏情况延迟，因为它在检测乐观路径的失败时速度较慢。最近的另一项工作，ParBFT（CCS’23）在所有情况下都能保证良好的延迟，但由于使用了额外的异步二进制协议（ABA）实例，在不利情况下吞吐量会降低。为了接近我们的圣杯，我们提出了Ipotane，它在有利的情况下提供了与部分同步协议相当的性能，在吞吐量和延迟方面达到了与纯异步协议同等的性能。Ipotane也同时运行这两条路径。它采用两链HotStuff作为乐观路径，从而在有利的情况下实现高性能。对于悲观路径，我们引入了一种新的原始双功能拜占庭协议（DBA），该协议封装了有偏ABA和验证异步拜占庭协定（VABA）的功能。Ipotane以悲观路径连续运行DBA实例。DBA的ABA功能可以快速检测乐观路径的故障，确保Ipotane在不利情况下的低延迟。同时，VABA功能不断产生数据块，保持了Ipotane的高吞吐量。此外，有偏见的属性确保DBA实例尊重通过乐观路径提交的块，从而确保两条路径之间的一致性。我们进行了大量实验，以证明Ipotane在所有情况下都能实现高吞吐量和低延迟。