区块链-HoneyBadgerBFT共识算法

HoneyBadgerBFT算法2016年提出，针对异步网络设计。HoneyBadgerBFT算法论文的下载地址：https://eprint.iacr.org/2016/199.pdf。

本文介绍HoneyBadgerBFT算法的流程以及论文实验结果。

1）总体算法流程

HoneyBadgerBFT算法分为三个步骤：1）随机选择交易 2）通过ACS协议实现加密后的交易的共识，获取交易列表 3）解密加密交易。算法流程如下：

TPKE，threshold public key encryption，带阀值的加密算法。通过TPKE加密后的数据，需要多份子秘钥才能解密。

TPKE.Setup创建公钥PK和若干个子秘钥SKi。TPKE.Enc用PK对m进行加密，加密结果是C。TPKE.DecShare用单个子秘钥解密得到中间结果。TPKE.Dec用若干个中间结果解密得到m。

可以发现HoneyBadgerBFT的核心是ACS协议。

2）ACS协议

ACS - asynchronous common subset。ACS协议由两个协议组成：一个是RBC协议，一个是BA协议。ACS协议的主要功能是通过RBC协议广播交易，再通过BA协议形成一致的交易列表。

BA协议，Binary Agreement，相对简单，不做介绍。网络节点间的数据共识的基础是RBC协议。

3）RBC协议

RBC，reliable broadcast协议。RBC协议通过纠删码算法降低节点间的数据传输。两次广播（ECHO以及READY消息），网络节点间可以形成共识。

4）性能以及和PBFT算法对比

论文指出HoneyBadgerBFT算法的总的数据传输的复杂度:

其中，v是单节点上最大数据大小。从单个节点来看，复杂度可以近似为O(NlogN)。论文在Amazon集群上模拟节点，对比了HoneyBadgerBFT和PBFT的性能，如下图：

简单的说，在网络节点少的情况下（比如，8节点），HoneyBadgerBFT性能稍逊PBFT算法。但是在网络节点变多的情况下，HoneyBadgerBFT算法的性能几乎不变，而PBFT算法的性能显著下降。

总结：HoneyBadgerBFT是针对异步网络设计的共识算法。HoneyBadgerBFT算法的核心是RBC广播协议，主要思想是，网络节点可以同时广播交易，通过BA算法形成一致的交易列表。论文指出HoneyBadgerBFT算法的复杂度是O(NlogN)，在网络节点少的情况下（比如，8节点），HoneyBadgerBFT性能稍逊PBFT算法。但是在网络节点变多的情况下，HoneyBadgerBFT算法的性能几乎不变，而PBFT算法的性能显著下降。