A Scalable Multi-Layer PBFT Consensus for Blockchain

块链 Byzantine容错 计算机科学 可扩展性 分布式计算 瓶颈 一致性算法 节点(物理) 图层(电子) 计算机网络 通信复杂性 点对点 容错 理论计算机科学 算法 计算机安全 工程类 嵌入式系统 化学 有机化学 数据库 结构工程
作者
Wenyu Li,Chenglin Feng,Lei Zhang,Hao Xu,Bin Cao,Muhammad Ali Imran
出处
期刊:IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:32 (5): 1146-1160 被引量:296
标识
DOI:10.1109/tpds.2020.3042392
摘要

Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) consensus mechanism shows a great potential to break the performance bottleneck of the Proof-of-Work (PoW)-based blockchain systems, which typically support only dozens of transactions per second and require minutes to hours for transaction confirmation. However, due to frequent inter-node communications, PBFT mechanism has a poor node scalability and thus it is typically adopted in small networks. To enable PBFT in large systems such as massive Internet of Things (IoT) ecosystems and blockchain, in this article, a scalable multi-layer PBFT-based consensus mechanism is proposed by hierarchically grouping nodes into different layers and limiting the communication within the group. We first propose an optimal double-layer PBFT and show that the communication complexity is significantly reduced. Specifically, we prove that when the nodes are evenly distributed within the sub-groups in the second layer, the communication complexity is minimized. The security threshold is analyzed based on faulty probability determined (FPD) and faulty number determined (FND) models, respectively. We also provide a practical protocol for the proposed double-layer PBFT system. Finally, the results are extended to arbitrary-layer PBFT systems with communication complexity and security analysis. Simulation results verify the effectiveness of the analytical results.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
叶言完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
zh应助1點點cui采纳,获得10
3秒前
3秒前
5秒前
大模型应助xjwang采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
科研公主完成签到,获得积分10
7秒前
英姑应助2h采纳,获得10
7秒前
8秒前
阿珩发布了新的文献求助10
8秒前
yang完成签到,获得积分10
9秒前
呱呱太发布了新的文献求助10
9秒前
ouyang发布了新的文献求助10
10秒前
C_Cppp发布了新的文献求助10
11秒前
zzzzzjzjjjj发布了新的文献求助10
11秒前
Zephyr发布了新的文献求助10
12秒前
optical完成签到,获得积分20
12秒前
有魅力荟发布了新的文献求助10
13秒前
阿欣完成签到,获得积分10
13秒前
Vresty发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
sexing完成签到,获得积分20
15秒前
香菜完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
Xiaoyu发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
LZH完成签到,获得积分20
18秒前
晴天发布了新的文献求助10
18秒前
文献求助发布了新的文献求助10
19秒前
冷冷暴力完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
20秒前
简单男孩发布了新的文献求助10
21秒前
欧阳万仇完成签到,获得积分10
21秒前
LZM完成签到,获得积分10
21秒前
高分求助中
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger Heßler, Claudia, Rud 1000
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 1000
Natural History of Mantodea 螳螂的自然史 1000
A Photographic Guide to Mantis of China 常见螳螂野外识别手册 800
Autoregulatory progressive resistance exercise: linear versus a velocity-based flexible model 500
Spatial Political Economy: Uneven Development and the Production of Nature in Chile 400
山海经图录 李云中版 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3328109
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2958209
关于积分的说明 8589546
捐赠科研通 2636464
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1443022
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 668490
邀请新用户注册赠送积分活动 655711