计算机应用研究

作者：王壮,徐成,代松银,刘宏哲,李学伟,

单位：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；

关键词：Raft,PBFT,共识算法,区块链,拜占庭,

基金：国家自然科学基金资助项目(62102033,62171042)；北京市重点科技资助项目(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资助项目(4232026,4242020)；北京联合大学学术研究项目(ZKZD202302,ZK20202403,ZK10202404)；；

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。

来源：2025年第3期

《计算机应用研究》期刊编辑部

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