指導學生:陳韋倫
論文題目: QE-MIS/FEE-PBFT:基於至大手續費獨立集之高品質拜占庭容錯共識機制
論文摘要:
隨著聯盟區塊鏈與智能合約的廣泛應用,高頻交易併發所引發的雙重花費(DoubleSpending)與狀態衝突問題日益嚴重。傳統實用拜占庭容錯(PBFT)機制僅審查提案的結構合法性,缺乏對「共識品質」的評估。這導致系統在面臨高衝突網路環境時,極易遭受惡意節點利用規則漏洞發動攻擊,刻意提出「合法但低品質」的劣質提案,進而嚴重損害系統整體的吞吐價值。
為解決此問題,本文提出一種基於品質導向之改良型共識機制 QE-MIS/FEE-PBFT(Quality Evaluated Maximal Independent Set PBFT) 。 本 機 制 引 入 圖 論 中 的 交 易 衝 突 圖(Transaction Conflict Graph)進行建模,並將原本的交易篩選問題轉換為至大獨立集(Maximal Independent Set)的求解問題,同時,以交易手續費總和作為衡量共識品質的指標,使共識結果具備可量化的評估依據。在演算法設計上,QE-MIS/FEE-PBFT 於共識的Pre-prepare 階段導入雙層驗證機制。備份節點透過隨機演算法計算本地近似最佳解,並與主節點之提案進行比對,藉由品質容忍值(Delta)精準辨識並拒絕惡意節點的劣質提案,進而觸發視圖切換(View Change)。
實驗結果顯示,即便在拜占庭節點比例高達 33% 且網路極度擁塞的極端環境下,QE-MIS/FEE-PBFT 依然能維持極高的平均共識品質,並有效降低低品質提案對系統的影響。此外,實驗證實將品質容忍值設定於 0.1 至 0.2 之間,能有效吸收誠實節點間的運算誤差,將平均共識輪數收斂至 2 輪以內,達成系統「高價值回報」與「低通訊延遲」之良好平衡。
論文摘要:
隨著聯盟區塊鏈與智能合約的廣泛應用,高頻交易併發所引發的雙重花費(DoubleSpending)與狀態衝突問題日益嚴重。傳統實用拜占庭容錯(PBFT)機制僅審查提案的結構合法性,缺乏對「共識品質」的評估。這導致系統在面臨高衝突網路環境時,極易遭受惡意節點利用規則漏洞發動攻擊,刻意提出「合法但低品質」的劣質提案,進而嚴重損害系統整體的吞吐價值。
為解決此問題,本文提出一種基於品質導向之改良型共識機制 QE-MIS/FEE-PBFT(Quality Evaluated Maximal Independent Set PBFT) 。 本 機 制 引 入 圖 論 中 的 交 易 衝 突 圖(Transaction Conflict Graph)進行建模,並將原本的交易篩選問題轉換為至大獨立集(Maximal Independent Set)的求解問題,同時,以交易手續費總和作為衡量共識品質的指標,使共識結果具備可量化的評估依據。在演算法設計上,QE-MIS/FEE-PBFT 於共識的Pre-prepare 階段導入雙層驗證機制。備份節點透過隨機演算法計算本地近似最佳解,並與主節點之提案進行比對,藉由品質容忍值(Delta)精準辨識並拒絕惡意節點的劣質提案,進而觸發視圖切換(View Change)。
實驗結果顯示,即便在拜占庭節點比例高達 33% 且網路極度擁塞的極端環境下,QE-MIS/FEE-PBFT 依然能維持極高的平均共識品質,並有效降低低品質提案對系統的影響。此外,實驗證實將品質容忍值設定於 0.1 至 0.2 之間,能有效吸收誠實節點間的運算誤差,將平均共識輪數收斂至 2 輪以內,達成系統「高價值回報」與「低通訊延遲」之良好平衡。
已發表/已接受
準備中/修改中/審查中
| [會議論文] | S.W. Wang, W.L. Chen, and S.S. Tzeng, "Nonce Distribution in Bitcoin Blockchain," in The 25th Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium (APNOMS 2025), Kaohsiung, Taiwan, September 22-24, 2025. |
準備中/修改中/審查中
| [審查中] | S.W. Wang, W.L. Chen, and S.S. Tzeng, "VLQ Attack: Valid-but-Low-Quality Proposals in PBFT-Based MIS Agreement over Transaction Conflict Graphs in Permissioned Blockchains," for IEEE Globecom 2026 CISS Symposium, (Last Update: 2026-05-04 Submitted for review) |
| [準備中] | S.W. Wang, W.L. Chen, and S.S. Tzeng, "QE-X-PBFT: Bridging the Validity-Quality Gap in Byzantine Consensus for Permissioned Blockchains," for IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, (Last Update: ) |