近日，中國科學院軟件研究所張振峰團隊與新澤西理工學院唐強團隊在區塊鏈核心技術——拜占庭容錯（BFT）共識研究中取得突破，提出了首個完全實用的異步共識算法——小飛象拜占庭容錯（DumboBFT）算法，該成果《Dumbo: Faster Asynchronous BFT Protocols》發表于網絡安全旗艦會議ACM CCS（第27屆國際計算機與通信安全大會）。在異步BFT共識算法設計領域，我國此前未有重要研究成果在國際頂級會議上發表。 

　　拜占庭容錯（BFT）共識算法是區塊鏈的關鍵核心技術，是確保區塊鏈安全可靠運行、提升區塊鏈擴展能力和運行性能的核心算法。BFT共識算法具有運行性能高、資源消耗低、易于部署等特點，得到了工業界的青睞，廣泛應用于國內外區塊鏈系統中。異步BFT算法能夠容忍網絡通信故障、抵抗拜占庭敵手惡意攻擊，是保障區塊鏈在互聯網環境下健壯運行的理想共識技術。 

　　如何設計高效的異步BFT共識算法，是密碼學和分布式計算領域的著名難題。自上世紀80年代起，多位圖靈獎得主在內的眾多國際著名學者先后對這一難題進行了探索。第一個接近實用的異步共識算法是在2016年提出的HoneyBadgerBFT算法，已被應用于螞蟻鏈等區塊鏈平臺。 

　　為了設計完全實用的異步共識算法，軟件所于2015年開展小飛象拜占庭容錯算法研究工作。該算法以獨到視角對HoneyBadgerBFT算法進行了分析，揭示其性能受限的根源是大量隨機化子模塊調用導致的運行時間增加，提出了全新的可證明可靠廣播（provable reliable broadcast）原語，并給出了基于門限數字簽名技術的高效構造方法，通過一種創新性的多值拜占庭共識應用，在容忍1/3的惡意節點的同時，突破了異步共識算法在性能上的設計挑戰。 

　　在遍布全球四大洲的100個共識節點的測試網絡中，小飛象拜占庭容錯算法DumboBFT的確認延遲時間為24秒、不到HoneyBadgerBFT算法的1/20，交易吞吐量為每秒近1.8萬筆、是HoneyBadgerBFT算法的9倍多。 

　　此外，團隊成員路遠等人進一步提出了小飛象多值共識算法（Dubmo-MVBA），在消息數量、通信代價和運行時間等關鍵性能指標上均達到了漸進理論最優，圓滿回答了國際密碼界關于“如何提升異步共識算法的關鍵性能指標”這一提出了20年的公開問題。 

　　小飛象共識算法的創造性突破，不僅解決了異步共識算法設計的理論難題，而且在性能上大幅提升并全面超越了當前工業界采用的HoneyBadgerBFT，成為國際首個完全實用的異步共識算法，可為我國區塊鏈基礎設施建設提供強安全、高性能、可擴展的新一代核心技術。