Byzantine agreement (BA), the task of $n$ parties to agree on one of their input bits in the face of malicious agents, is a powerful primitive that lies at the core of a vast range of distributed protocols. Interestingly, in protocols with the best overall communication, the demands of the parties are highly unbalanced: the amortized cost is $\tilde O(1)$ bits per party, but some parties must send $\Omega(n)$ bits. In best known balanced protocols, the overall communication is sub-optimal, with each party communicating $\tilde O(\sqrt{n})$. In this work, we ask whether asymmetry is inherent for optimizing total communication. Our contributions in this line are as follows: 1) We define a cryptographic primitive, succinctly reconstructed distributed signatures (SRDS), that suffices for constructing $\tilde O(1)$ balanced BA. We provide two constructions of SRDS from different cryptographic and Public-Key Infrastructure (PKI) assumptions. 2) The SRDS-based BA follows a paradigm of boosting from "almost-everywhere" agreement to full agreement, and does so in a single round. We prove that PKI setup and cryptographic assumptions are necessary for such protocols in which every party sends $o(n)$ messages. 3) We further explore connections between a natural approach toward attaining SRDS and average-case succinct non-interactive argument systems (SNARGs) for a particular type of NP-Complete problems (generalizing Subset-Sum and Subset-Product). Our results provide new approaches forward, as well as limitations and barriers, towards minimizing per-party communication of BA. In particular, we construct the first two BA protocols with $\tilde O(1)$ balanced communication, offering a tradeoff between setup and cryptographic assumptions, and answering an open question presented by King and Saia (DISC'09).


翻译:拜占庭协议(BA)是用美元在恶意物剂面前商定一个输入点的任务,美元缔约方的任务是在恶意物剂面前商定一个输入点,这是一个强大的原始,位于广泛分布协议的核心。有趣的是,在协议中,各方的要求高度不平衡:摊还成本为每方$\tilde O(1)比特,但有些缔约方必须发送美元美元(n)比特)。在最已知的平衡协议中,总体通信是次最佳的,每个方都交流美元(sqqrt{n})$($dilde O)。在这项工作中,我们问是否不对称是优化全面沟通所固有的。我们在这条线上的贡献如下:1)我们定义了一个加密原始的、简洁重的分发签名(SRDS),这足以构建美元平衡的BA。我们提供了两种开放和公开的(SDS(PKI) 的构建(Settrial com), 提供一种基于我们正常货币交易的新的交易方式(We-ket) 和快速交易协议, 在“我们最接近的货币协议中,我们最接近的正常的货币协议” 和最接近的版本协议提供。

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