结合BLS签名的Raft集群实用拜占庭容错算法

摘要

针对联盟链中运用的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Algorithm, PBFT)共识算法通信复杂度高,无法支持大规模网络问题,提出一种结合BLS (Boneh-Lynn-Shacham)聚合签名的Raft集群实用拜占庭容错共识(Aggregate-Signature Raft Byzantine Fault Tolerance, ARBFT)算法。首先,对网络节点进行分组,组内采用Raft共识机制选出领导者,每个组内的领导者组成网络委员会;其次网络委员会内部采用改进的PBFT机制进行共识,改进了节点之间的交互方式,在prepare阶段各个副本节点单点发送信息及签名给主节点验证,在Commit阶段由主节点收集签名并验证,结合BLS签名将验证通过的多个签名聚合成一个聚合签名,将该聚合签名以及其它必要信息广播给其他所有副本节点验证,在验证通过后主节点和副本节点再进行组内共识。ARBFT共识算法将网络的通信复杂度降低为O(N/K)+O(K) ,在多节点的情况下,通过实验对比经典PBFT和RBFT (Raft cluster Byzantine fault tolerance)共识算法,ARBFT共识算法在共识时延、通信开销、吞吐量等方面具有更好的性能。