The practical Byzantine fault tolerant (PBFT) consensus protocol is one of the basic consensus protocols in the development of blockchain technology. At the same time, the PBFT consensus protocol forms a basis for some other important BFT consensus protocols, such as Tendermint, Streamlet, HotStuff, and LibraBFT. In general, the voting nodes may always fail so that they can leave the PBFT-based blockchain system in a random time interval, making the number of timely available voting nodes uncertain. Thus, this uncertainty leads to the analysis of the PBFT-based blockchain systems with repairable voting nodes being more challenging. In this paper, we develop a novel PBFT consensus protocol with repairable voting nodes and study such a new blockchain system using a multi-dimensional Markov process and the first passage time method. Based on this, we provide performance and reliability analysis, including throughput, availability, and reliability, for the new PBFT-based blockchain system with repairable voting nodes. Furthermore, we provide an approximate algorithm for computing the throughput of the new PBFT-based blockchain system. We employ numerical examples to demonstrate the validity of our theoretical results and illustrate how the key system parameters influence performance measures of the PBFT-based blockchain system with repairable voting nodes. We hope the methodology and results developed in this paper will stimulate future research endeavors and open up new research trajectories in this field.


翻译:实用拜占庭容错(PBFT)共识协议是区块链技术发展的基本共识协议之一。同时,PBFT共识协议构成了Tendermint、Streamlet、HotStuff和LibraBFT等其他重要BFT共识协议的基础。通常,投票节点可能发生故障,从而在随机时间间隔内离开基于PBFT的区块链系统,导致实时可用投票节点数量不确定。因此,这种不确定性使得对具有可修复投票节点的PBFT区块链系统分析更具挑战性。本文提出了一种具有可修复投票节点的新型PBFT共识协议,并采用多维马尔可夫过程和首次通过时间方法研究了该新型区块链系统。基于此,我们为具有可修复投票节点的PBFT区块链系统提供了性能与可靠性分析,包括吞吐量、可用性和可靠性。此外,我们提出了一种计算新型PBFT区块链系统吞吐量的近似算法。通过数值算例验证了理论结果的有效性,并说明了关键系统参数如何影响具有可修复投票节点的PBFT区块链系统的性能指标。希望本文提出的方法和成果能够推动该领域的未来研究,并开辟新的研究路径。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员