記者2月8日從中國科學(xué)院軟件研究所獲悉，該所張振峰團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國新澤西理工學(xué)院唐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)，在區(qū)塊鏈核心技術(shù)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(gè)完全實(shí)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(qū)塊鏈領(lǐng)域這一重大突破性成果的研究論文，近日在網(wǎng)絡(luò)安全旗艦會議——第27屆國際計(jì)算機(jī)與通信安全大會上發(fā)表并做大會報(bào)告，這也是在異步BFT共識算法設(shè)計(jì)領(lǐng)域，中國科學(xué)家首次有重要研究成果在國際頂級會議上發(fā)表。

成果主要完成人張振峰研究員8日通過網(wǎng)絡(luò)接受記者采訪介紹說，作為區(qū)塊鏈的關(guān)鍵核心技術(shù)，BFT共識算法是確保區(qū)塊鏈安全可靠運(yùn)行、提升區(qū)塊鏈擴(kuò)展能力和運(yùn)行性能的核心算法。BFT共識算法具有運(yùn)行性能高、資源消耗低、易于部署等特點(diǎn)，得到工業(yè)界的青睞，廣泛應(yīng)用于中外區(qū)塊鏈系統(tǒng)中。異步BFT算法能夠容忍網(wǎng)絡(luò)通信故障、抵抗拜占庭敵手惡意攻擊，是保障區(qū)塊鏈在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下健壯運(yùn)行的理想共識技術(shù)。

如何設(shè)計(jì)高效的異步BFT共識算法，還是密碼學(xué)和分布式計(jì)算領(lǐng)域的著名難題。自上世紀(jì)80年代起，包括多位圖靈獎得主在內(nèi)的眾多國際著名學(xué)者先后對這一難題進(jìn)行探索，2016年提出的“蜜獾算法”(HoneyBadgerBFT)是第一個(gè)接近實(shí)用的異步共識算法，已被應(yīng)用于區(qū)塊鏈平臺。

張振峰指出，為設(shè)計(jì)完全實(shí)用的異步共識算法，中科院軟件所于2015年開展“小飛象算法”研究工作，該算法以獨(dú)到視角對“蜜獾算法”進(jìn)行分析，揭示其性能受限的根源是大量隨機(jī)化子模塊調(diào)用導(dǎo)致的運(yùn)行時(shí)間增加，提出全新的可證明可靠廣播原語，通過密碼學(xué)“證明”保證了交易廣播的正確完成，并給出基于門限數(shù)字簽名技術(shù)的高效構(gòu)造方法，通過一種創(chuàng)新性的多值拜占庭共識應(yīng)用，將對交易的共識轉(zhuǎn)換為對“證明”的共識，使“小飛象算法”在容忍1/3的惡意節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，突破異步共識算法在性能上的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

他說，在遍布全球四大洲的100個(gè)共識節(jié)點(diǎn)的測試網(wǎng)絡(luò)中，“小飛象算法”的確認(rèn)延遲時(shí)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(xué)院博士路遠(yuǎn)等研究團(tuán)隊(duì)成員還進(jìn)一步提出“小飛象多值共識算法”(Dubmo-MVBA)，在消息數(shù)量、通信代價(jià)和運(yùn)行時(shí)間等關(guān)鍵性能指標(biāo)上均已達(dá)到漸進(jìn)理論最優(yōu)，圓滿回答了國際密碼界關(guān)于“如何提升異步共識算法的關(guān)鍵性能指標(biāo)”這一提出20年的公開問題。

張振峰表示，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)完成“小飛象算法”的創(chuàng)造性突破，不僅解決了異步共識算法設(shè)計(jì)的理論難題，而且在性能上大幅提升并全面超越當(dāng)前工業(yè)界采用的“蜜獾算法”，從而成為國際首個(gè)完全實(shí)用的異步共識算法。這項(xiàng)研究成果，可為中國區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供強(qiáng)安全、高性能、可擴(kuò)展的新一代核心技術(shù)。(記者 孫自法)

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈核心技術(shù) 小飛象算法