蜜獾拜占庭容错（BFT）共识算法

欢迎来到蜜獾拜占庭容错（BFT）共识算法的 Rust 库。该算法的研究和协议在Miller等人2016年的论文《拜占庭协议中的蜜獾》中有详细说明。

由 Jean-Philippe Aumasson 完成了对 hbbft 的 官方安全审计。

以下是对HoneyBadger BFT的概述以及基本入门指南。

注意： 此库仍在开发中，算法的部分功能仍在开发中。

什么是蜜獾？

蜜獾共识算法允许分布式环境中（可能异步）的节点就交易达成一致。达成一致的过程不需要领导者节点，可以容忍被损坏的节点，并在不利的网络条件下取得进展。示例用例包括去中心化数据库和区块链。

蜜獾是 拜占庭容错 的。只要节点总数N大于3 * f（包括被攻击者完全控制），该协议就可以在失败节点数f（包括攻击者的完全控制）的情况下达成共识。

蜜獾协议是异步的。它不对消息传递的时序做假设。攻击者可以控制网络调度并延迟消息，而不影响共识。

它是如何工作的？

蜜獾是一个由多个独立算法组成的模块化库。为了达成共识，蜜獾协议按照时代进行。在每个时代，参与节点会相互广播一组加密的数据交易，并就这些交易的内容达成一致。

在最佳网络环境中，输出包括每个节点发送的数据。在不利环境中，输出是达成一致的数据子集。无论哪种情况，最终输出的结果都包含了一组交易，这些交易在所有节点上都是一致的。

除了验证者外，算法还支持观察者：它们不积极参与，也不需要被信任，但它们会接收输出，并且可以在假设超过三分之二验证者是正确的前提下进行验证。

请参阅以下帖子以获取更多详细信息

• POA网络：构建蜜獾BFT

• POA网络：蜜獾BFT共识是如何工作的

算法

• 蜜獾:每个节点输入交易。协议输出一系列交易批次。

• 动态蜜獾:修改后的蜜獾，节点可以动态地将其他节点添加到或从网络中移除。

• 排队蜜獾:与动态蜜獾工作方式相同，但包含内置的交易队列。

• 子集:每个节点输入数据。节点就建议数据的一个子集达成一致。

• 广播:提议节点输入数据，每个节点都会收到这个输出。

• 二进制协议:每个节点输入一个二元值。节点就至少一个正确节点输入的值达成一致。

• 阈值签名:每个节点输入相同的数据进行签名，并输出与公开主密钥匹配的唯一有效签名。它在二进制协议中用作伪随机值。

• 阈值解密:每个节点输入相同的数据密文，加密到公开主密钥，并输出解密后的数据。

• 同步密钥生成：一个无需经销商的算法，用于生成阈值加密和签名的密钥。与其它算法不同，这个算法是完全同步的，应在蜜獾（或另一个共识算法）之上运行。

为此库开发的外部crate

• 阈值加密:用于协作消息解密和签名创建的阈值加密系统。

入门

此库需要分布式网络环境才能运行。网络要求的详细信息待定。

注意：目前正在开发额外的示例。

构建

需要Rust 1.30或更高版本和cargo：[安装说明](https://rust-lang.net.cn/en-US/install.html)。库已针对稳定发布渠道进行测试。

$ cargo build [--release]

测试

$ cargo test --release

请参阅测试README以获取更多关于我们测试工具包的信息。

示例网络模拟

包含一个基本示例以运行网络模拟。

$ cargo run --example simulation --release

选项

设置不同的参数以模拟不同的交易和网络条件。

示例

# view options
$ cargo run --example simulation --release -- -h

# simulate a network with 12 nodes, 2 of which are faulty
$ cargo run --example simulation --release -- -n 12 -f 2

# increase batch size to 500 transactions per epoch
$ cargo run --example simulation --release -- -b 500

协议修改

我们的实现以几种方式修改了"BFT协议的Honey Badger"中描述的协议

• 我们使用配对椭圆曲线库来使用Barrento-Lynn-Scott (BLS12-381)曲线实现基于配对的密码学。
• 我们向二进制协议算法添加了一个Terminate消息。终止发生在输出后，防止算法无限期运行（或保留在内存中）。(#53)
• 我们向二进制协议算法添加了一个Conf消息。额外的消息阶段可以防止攻击者控制网络调度器和节点时的攻击。(#37)
• 我们从子集和Honey Badger算法返回额外的信息，指定了哪个节点输入了哪些数据。这允许识别可能恶意节点。
• 我们包含了一个分布式密钥生成（DKG）协议，它不需要可信的经销商；节点集体生成一个密钥。这解决了单点故障问题。请参阅分布式密钥生成在野外。

算法命名约定

我们将原始论文中的算法命名约定简化了。

参考文献

• BFT协议的Honey Badger

• Honey Badger视频

• 其他语言实现

  • Python

  • Go

  • Erlang

  • Rust - 未完成的实现

黄獾可视化

贡献

有关贡献、测试和拉取请求协议，请参阅CONTRIBUTING文档。

许可证

许可协议为以下之一：

• Apache License, Version 2.0, (LICENSE-APACHE 或 https://apache.ac.cn/licenses/LICENSE-2.0)
• MIT许可证 (LICENSE-MIT 或 http://opensource.org/licenses/MIT)

任选其一。