中国科学家突破区块链核心技术 提出首个完全实用异步共识算法

中国科学家突破区块链核心技术 提出首个完全实用异步共识算法
中新網北京2月8日電 (記者 孫自法)記者2月8日從中國科學院軟件研究所獲悉,該所張振峰團隊聯合美國新澤西理工學院唐強團隊,在區塊鏈核心技術的拜占庭容錯(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”)。區塊鏈領域這一重大突破性成果的研究論文,近日在網絡安全旗艦會議——第27屆國際計算機與通信安全大會上發表並做大會報告,這也是在異步BFT共識算法設計領域,中國科學傢首次有重要研究成果在國際頂級會議上發表。成果主要完成人張振峰研究員8日通過網絡接受記者采訪介紹說,作為區塊鏈的關鍵核心技術,BFT共識算法是確保區塊鏈安全可靠運行、提升區塊鏈擴展能力和運行性能的核心算法。BFT共識算法具有運行性能高、資源消耗低、易於部署等特點,得到工業界的青睞,廣泛應用於中外區塊鏈系統中。異步BFT算法能夠容忍網絡通信故障、抵抗拜占庭敵手惡意攻擊,是保障區塊鏈在互聯網環境下健壯運行的理想共識技術。如何設計高效的異步BFT共識算法,還是密碼學和分佈式計算領域的著名難題。自上世紀80年代起,包括多位圖靈獎得主在內的眾多國際著名學者先後對這一難題進行探索,2016年提出的“蜜獾算法”(HoneyBadgerBFT)是第一個接近實用的異步共識算法,已被應用於區塊鏈平臺。張振峰指出,為設計完全實用的異步共識算法,中科院軟件所於2015年開展“小飛象算法”研究工作,該算法以獨到視角對“蜜獾算法”進行分析,揭示其性能受限的根源是大量隨機化子模塊調用導致的運行時間增加,提出全新的可證明可靠廣播原語,通過密碼學“證明”保證瞭交易廣播的正確完成,並給出基於門限數字簽名技術的高效構造方法,通過一種創新性的多值拜占庭共識應用,將對交易的共識轉換為對“證明”的共識,使“小飛象算法”在容忍1/3的惡意節點的同時,突破異步共識算法在性能上的設計挑戰。他說,在遍佈全球四大洲的100個共識節點的測試網絡中,“小飛象算法”的確認延遲時間為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、新澤西理工學院博士路遠等研究團隊成員還進一步提出“小飛象多值共識算法”(Dubmo-MVBA),在消息數量、通信代價和運行時間等關鍵性能指標上均已達到漸進理論最優,圓滿回答瞭國際密碼界關於“如何提升異步共識算法的關鍵性能指標”這一提出20年的公開問題。張振峰表示,聯合團隊完成“小飛象算法”的創造性突破,不僅解決瞭異步共識算法設計的理論難題,而且在性能上大幅提升並全面超越當前工業界采用的“蜜獾算法”,從而成為國際首個完全實用的異步共識算法。這項研究成果,可為中國區塊鏈基礎設施建設提供強安全、高性能、可擴展的新一代核心技術。(完)