Byzantine Fault Tolerant (BFT) consensus, a crucial component of blockchains, has made significant advancements. However, the efficiency of existing protocols can still be damaged by certain attacks from faulty nodes and network instability. In this paper, we propose a novel Shared Mempool (SMP) protocol, namely IM, that enhances performance under these attacks. Technically, IM organizing microblocks into chains, combined with coding techniques, achieves totality and availability efficiently. IM can be easily integrated into a BFT protocol. We take Fast-HotStuff as an example and obtain the IM-FHS with guarantees of \emph{order keeping}, \emph{bandwidth adaptability} and \emph{over-distribution resistance}. IM-FHS is conducted in a system with up to 256 nodes, and experimental results validate the efficiency of our approach. IM-FHS achieves higher throughput and smaller latency with faulty nodes than Stratus-FHS, the state-of-the-art protocol, and the throughput gain increases as the number of fault nodes. In a system with 100 nodes with 33 faulty nodes, IM-FHS achieves 9 times the throughput of Stratus-FHS while maintaining 1/10 the latency when dealing with maximum resilience against faulty nodes.


翻译:拜占庭容错(BFT)共识作为区块链的核心组件已取得显著进展。然而,现有协议的效率仍可能受到故障节点攻击和网络不稳定的影响。本文提出一种新颖的共享内存池(SMP)协议——IM,该协议能在上述攻击下提升系统性能。技术上,IM通过将微区块组织为链式结构并结合编码技术,高效实现了完全性与可用性。IM可轻松集成至现有BFT协议中。我们以Fast-HotStuff为例,构建出具备\emph{顺序保持性}、\emph{带宽自适应性}与\emph{过分布抵抗性}保障的IM-FHS协议。在包含256个节点的系统中进行实验验证,结果表明:相较于当前最先进的Stratus-FHS协议,IM-FHS在故障节点存在时能实现更高吞吐量与更低延迟,且吞吐量增益随故障节点数量增加而提升。在包含100个节点(其中33个为故障节点)的系统中,IM-FHS在维持最大容错能力时,其吞吐量达到Stratus-FHS的9倍,同时延迟仅为后者的1/10。

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