JUMBO: Fully Asynchronous BFT Consensus Made Truly Scalable

最近在异步拜占庭容错（BFT）共识方面取得了一些进展，例如Dumbo-NG（CCS'22）和Tusk（EuroSys'22），通过分离事务传播和块协议达到了良好的性能。然而，当使用更多节点（如数百个）执行时，它们的性能将遭受显着的退化。它们的主要可扩展性瓶颈是巨大的认证器复杂性：每个节点必须广播$\bigO(n)$个仲裁证书（QC），并随后为每个块验证它们。本文系统地研究和解决了上述可扩展性问题。我们首先提出了一种无签名异步BFT共识FIN-NG，将最近的无签名异步公共子集协议FIN（CCS'23）调整为并发广播和协议的最新框架。FIN-NG的活力依赖于我们对FIN的多值验证拜占庭协议的重构，以实现最佳质量。FIN-NG极大地提高了FIN的性能，并已在大多数部署设置中超越了Dumbo-NG。为了进一步克服FIN-NG的可扩展性限制，由于$\bigO(n^3)$条消息，我们提出了JUMBO，它是Dumbo-NG的可扩展实例，其认证器和消息的复杂度仅为$\bigO(n^2)$。我们使用各种聚合和分散技术来显著降低原始Dumbo-NG实现的认证器复杂度，最多降低$\bigO(n^2)$数量级。我们还为JUMBO提出了一个“公平性”补丁，从而防止洪水攻击者控制其输出中的绝大部分交易。

本论文试图解决异步拜占庭容错共识中的可扩展性问题，通过降低鉴别器复杂度来提高性能。

本论文提出了一种基于最新的并发广播和协议框架的无签名异步BFT共识FIN-NG，并通过各种聚合和分散技术来降低QCs的鉴别器复杂度，提出了可扩展的JUMBO算法。

论文通过实验验证了FIN-NG和JUMBO算法的性能，证明其在大规模节点的情况下具有可扩展性和更好的性能。此外，论文还提出了公平性补丁，防止洪水攻击者控制输出。

与本论文相关的研究包括Dumbo-NG和Tusk等异步BFT共识算法，以及最近的无签名异步共同子集协议FIN。