Coordicide-FPC仿真研究

IOTA研究部门最近发布了快速概率共识模拟器。

今天，我们很高兴与您分享有关arxiv的相应研究论文，该论文研究了FPC的各种特性。我们邀请您阅读这份研究论文。我们还想给您一个简短的概述，我们获得了什么样的结果。

摘要告诉我们：

本文研究了具有低计算复杂度的无引导二进制多数共识协议。通过计算机模拟，我们表明共识协议的显式随机化可以显着提高针对故障节点和恶意节点的鲁棒性。我们为不同类型的网络拓扑上的各种拜占庭式攻击策略确定了最佳的随机性。

让我们看看这些“花哨”的术语是什么意思。在当前的IOTA中，协调器达成了共识。Coordicide的一个核心模块是FPC，一种分布式共识协议。分布式共识协议允许网络系统在集中决策困难、不可能或不想要的情况下就共同意见达成一致。

由于分布式计算本质上是不可靠的，因此有必要在Noisy的或拜占庭式基础架构中达成共识。后者相当于存在试图攻击协议的恶意节点。Noisy一词是指可能有故障的节点或可能丢失消息的节点。

FPC 是无领导者的，因为它不需要（选举产生的）领导人。这样做的优点是，每个节点都可以在本地更新其意见，而不必等待领导者的协调。在FPC中，每个节点都会查询其他节点的随机样本，并采纳大多数人的意见。

在基本版本中，只有两种可能的意见，因此我们说的是二进制多数共识。以前的协议类中无领导二进制多数共识协议是：简单多数共识和随机多数共识。

但是，这些协议很少能保证拜占庭在基础设施中节点的最终承若。因此，FPC 建议为潜在的恶意攻击者提供额外的随机性，作为“ 战争迷雾 ”，使攻击者充其量不可能有效地影响诚实节点。

额外的随机性是克服拜占庭式失败的关键因素。随机性由参数β参数化；β越大，协议的随机性越小。一个主要的兴趣是确定允许最大比例的敌对节点的β。在下图中，我们将协议率绘制为β和敌对节点比例的函数。

协议率为1意味着在100％的模拟中，所有诚实的节点最终都共享相同的意见。协议率为0.9表示在90%的模拟中，所有诚实节点都具有相同的意见，并在10%的情况下，至少有两个诚实的节点以不同的意见终止了协议。我们看到，在上述情况下，当β= 0.3时允许敌对节点的比例最高。

我们的重点在于FPC在拜占庭基础设施中的性能。为此，我们提出了明确的对抗策略，这些策略针对结果意见的完整性、对意见的节点的同意，和完全终止协议。其中一些策略在IOTA缠结-FPC共识中也有描述。使用完整性率，协议率和终止率来测量性能。

此外，我们还研究了攻击过程中协议的动态特性。下图显示了多个攻击情况下未决定节点的演变。我们在a)中看到，即使没有额外的随机性（β= 0.5），FPC仍然可以抵抗某些恶意攻击者。然而，额外的随机性是至关重要的，正如b)和c)的比较所显示的那样。

在FPC论文中，假定每个节点都具有完整的网络视图。在考虑多个网络拓扑时，我们弱化了这一假设，并分析了关于所有其他节点的完整知识的缺乏如何影响达成共识的能力。您还可以查看以前《快速概率共识模拟器》文章以了解更多详细信息。

因此，我们的主要成果之一在摘要的最后一句中得到了很好的总结：

在不同类型的网络拓扑上，我们确定了各种拜占庭攻击策略的最佳随机性。

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作者不是IOTA基金会的成员。他与IOTA研究小组的成员合作撰写了这篇博客文章。

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