S-Raft：一种增强拜占庭和崩溃容错的Raft算法
S-Raft: enhanced Byzantine and crash tolerance Raft algorithm
1. 北京联合大学 北京市信息服务工程重点实验室, 北京 100101
2. 北京联合大学 机器人学院(人工智能学院), 北京 100101
摘要
传统的Raft共识算法在私有链中因其简洁和崩溃容错而得到广泛应用，但无法解决拜占庭节点恶意行为导致的诸多问题。在深入分析现有研究成果的基础上，提出了一种基于Raft的增强拜占庭和崩溃容错的共识算法：S-Raft(Stability-Raft)，以解决拜占庭节点在选举中伪造身份、投票分裂以及非法替换领导者等核心问题。引入故障心跳日志机制，通过广播故障信息阻止拜占庭节点获得多数选票；实施选举超时周期优化策略，以应对投票分裂问题；提出节点稳定性评估算法，结合连续性惩罚和时间衰减因子，准确评估节点稳定性，减少因频繁故障引发的通信冗余。实验结果显示，与Raft和PBFT等算法相比，S-Raft算法在拜占庭容错能力上取得了显著提升，同时保持了较高的吞吐量和较低的共识时延。因此，S-Raft算法具有良好的拜占庭和崩溃容错能力。
基金项目
国家自然科学基金(62102033,62171042)、北京市重点科技项目(KZ202211417048)、北京市属高等学校高水平科研创新团队建设支持计划项目(BPHR20220121)、北京市自然科学基金项目(4232026,4242020)、北京联合大学学术研究项目(ZKZD202302,ZK20202403,ZK10202404)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2024.06.0245
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2025年第42卷 第3期
发布历史
[2024-12-03] 优先出版
引用本文
王壮, 徐成, 代松银, 等. S-Raft：一种增强拜占庭和崩溃容错的Raft算法 [J]. 计算机应用研究, 2025, 42 (3). (2024-12-16). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.06.0245. (Wang Zhuang, Xu Cheng, Dai Songyin, et al. S-Raft: enhanced Byzantine and crash tolerance Raft algorithm [J]. Application Research of Computers, 2025, 42 (3). (2024-12-16). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.06.0245. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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