Directed Acyclic Graph (DAG)-based Byzantine Fault-Tolerant (BFT) protocols have emerged as promising solutions for high-throughput blockchains. By decoupling data dissemination from transaction ordering and constructing a well-connected DAG in the mempool, these protocols enable zero-message ordering and implicit view changes. However, we identify a fundamental liveness vulnerability: an adversary can trigger mempool explosions to prevent transaction commitment, ultimately compromising the protocol's liveness. In response, this work presents Lifefin, a generic and self-stabilizing protocol designed to integrate seamlessly with existing DAG-based BFT protocols and circumvent such vulnerabilities. Lifefin leverages the Agreement on Common Subset (ACS) mechanism, allowing nodes to escape mempool explosions by committing transactions with bounded resource usage even in adverse conditions. As a result, Lifefin imposes (almost) zero overhead in typical cases while effectively eliminating liveness vulnerabilities. To demonstrate the effectiveness of Lifefin, we integrate it into two state-of-the-art DAG-based BFT protocols, Sailfish and Mysticeti, resulting in two enhanced variants: Sailfish-Lifefin and Mysticeti-Lifefin. We implement these variants and compare them with the original Sailfish and Mysticeti systems. Our evaluation demonstrates that Lifefin achieves comparable transaction throughput while introducing only minimal additional latency to resist similar attacks.


翻译:基于有向无环图的拜占庭容错协议已成为高吞吐量区块链领域具有前景的解决方案。通过将数据传播与交易排序解耦,并在内存池中构建强连通的有向无环图,这类协议实现了零消息排序与隐式视图切换。然而,我们发现其存在一个根本性的活性漏洞:攻击者可能通过触发内存池爆炸来阻止交易确认,最终破坏协议的活性。为此,本文提出Lifefin——一种通用且具备自稳定性的协议,旨在无缝集成于现有基于有向无环图的拜占庭容错协议中,以规避此类漏洞。Lifefin利用公共子集共识机制,使节点即使在不利条件下也能通过有限资源消耗提交交易,从而摆脱内存池爆炸的影响。因此,Lifefin在典型场景下引入(近乎)零开销,同时有效消除了活性漏洞。为验证Lifefin的有效性,我们将其集成至两种先进的基于有向无环图的拜占庭容错协议(Sailfish与Mysticeti)中,构建出两个增强变体:Sailfish-Lifefin与Mysticeti-Lifefin。我们实现了这些变体,并将其与原始Sailfish和Mysticeti系统进行对比评估。实验结果表明,Lifefin在保持可比交易吞吐量的同时,仅引入极低额外延迟即可抵御同类攻击。

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