With the emergence of large-scale decentralized applications, a scalable and efficient Byzantine Fault Tolerant (BFT) protocol of hundreds of replicas is desirable. Although the throughput of existing leader-based BFT protocols has reached a high level of $10^5$ requests per second for a small scale of replicas, it drops significantly when the number of replicas increases, which leads to a lack of practicality. This paper focuses on the scalability of BFT protocols and identifies a major bottleneck to leader-based BFT protocols due to the excessive workload of the leader at large scales. A new metric of scaling factor is defined to capture whether a BFT protocol will get stuck when it scales out, which can be used to measure the performance of efficiency and scalability of BFT protocols. We propose "Leopard", the first leader-based BFT protocol that scales to multiple hundreds of replicas, and more importantly, preserves a high efficiency. We remove the bottleneck by introducing a technique of achieving a constant scaling factor, which takes full advantage of the idle resource and adaptively balances the workload of the leader among all replicas. We implement Leopard and evaluate its performance compared to HotStuff, the state-of-the-art BFT protocol. We run extensive experiments on the two systems with up to 600 replicas. The results show that Leopard achieves significant performance improvements both on throughput and scalability. In particular, the throughput of Leopard remains at a high level of $10^5$ when the system scales out to 600 replicas. It achieves a $5\times$ throughput over HotStuff when the scale is 300 (which is already the largest scale we can see the progress of the latter in our experiments), and the gap becomes wider as the number of replicas further increases.


翻译:随着大规模分散应用的出现,600个大型分散应用软件的出现,一个可缩放和高效的Byzantine Fault Collerant(BFT)协议(BFT)协议(BFT)协议(BFT)协议(BFT)协议(BFT)的可扩展性和效率是可取的。虽然现有基于领导人的BFT协议(BFT协议)的通过量达到每秒10 5美元的高水平,用于小规模复制,但当复制数量增加,导致缺乏实用性时,这种协议就会大幅下降。本文侧重于BFT协议的可缩放性,并确定了600美元对基于领导人的BFT协议(BFT协议)的大幅瓶颈。一个新的缩放因量系数是为了说明BFT协议(BFT协议)在升级时是否会被卡住。我们建议“Leopard”,第一个基于领导人的BFT协议(BFT协议)协议的可缩放率可达数百倍,更重要的是,从而保持高效率。我们引入一个不断升级的改进技术来消除瓶颈的瓶颈。我们充分利用了特定的资源和适应性系统, 并且在BEFFT的系统上实现大幅度的大规模实验性平衡。我们之间,在不断升级的进度上,我们通过两个运行的系统上,我们通过不断提升的升级的系统实现。

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