Traditional Byzantine Fault Tolerance (BFT) state machine replication protocols assume a partial synchrony model, leading to a design where a leader replica drives the protocol and is replaced after a timeout. Recently, we witnessed a surge of asynchronous BFT protocols that use randomization to remove the assumptions of bounds on message delivery times, making them more resilient to adverse network conditions. However, these protocols still fall short of being practical across a broad range of scenarios due to their cubic communication costs, use of expensive primitives, and overall protocol complexity. In this paper, we present Alea-BFT, the first asynchronous BFT protocol to achieve quadratic communication complexity, allowing it to scale to large networks. Alea-BFT brings the key design insight from classical protocols of concentrating part of the work on a single designated replica, and incorporates this principle in a two stage pipelined design, with an efficient broadcast led by the designated replica followed by an inexpensive binary agreement. We evaluated our prototype implementation across 10 sites in 4 continents, and our results show significant scalability gains from the proposed design.


翻译:Byzantine Byzantine Dault容忍(BFT) 国家机器复制协议(BFT) 具有部分同步模式, 导致设计一个领导复制程序驱动协议, 并在超时后被替换。 最近,我们目睹了无序BFT协议的激增, 使用随机化来消除电文传送时间界限的假设, 使得这些协议更能适应不利的网络条件。 然而, 这些协议仍然无法在一系列广泛的情景中实现实际操作, 原因是其立方通信成本、 使用昂贵的原始产品 和协议的复杂性。 在本文中, 我们介绍了Alea- BFT协议, 这是第一个实现四端通信复杂性的无同步BFT协议, 使得它能够向大型网络扩展。 Alea- BFT将将工作部分集中在单一的复制品上的经典协议带来关键的设计洞察力, 并将这一原则纳入两个阶段的管道设计中, 其高效广播以指定的复制品为先导, 并随后达成廉价的二元协议。 我们评估了我们在四大洲10个地点的原型执行过程, 我们的结果显示了从拟议设计中获得的显著的可伸缩性收益。

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