Leader election serves a well-defined role in leader-based Byzantine Fault Tolerant (BFT) protocols. Existing reputation-based leader election frameworks for partially synchronous BFTs suffer from either protocol-specific proofs, narrow applicability, or unbounded recovery after network stabilization, leaving an open problem. This paper presents a novel protocol-independent abstraction formalizing generic correctness properties and effectiveness guarantees for leader election under partial synchrony, enabling protocol-independent analysis and design. Building on this, we design the Sliding Window Leader Election (SWLE) mechanism. SWLE dynamically adjusts leader nominations via consensus-behavior-based reputation scores, enforcing Byzantine-cost amplification. We demonstrate SWLE introduces minimal extra overhead to the base protocol and prove it satisfies all abstraction properties and provides superior effectiveness. We show, with a 16-server deployment across 4 different regions in northern China, SWLE achieves up to 4.2x higher throughput, 75% lower latency and 27% Byzantine leader frequency compared to the state-of-the-art solution under common Byzantine faults, while maintaining efficiency in fault-free scenarios.


翻译:领导者选举在基于领导者的拜占庭容错(BFT)协议中具有明确的作用。现有的部分同步BFT信誉型领导者选举框架存在协议特定证明、适用范围狭窄或网络稳定后恢复时间无界等问题,这仍是一个开放性问题。本文提出一种新颖的协议无关抽象,形式化了部分同步下领导者选举的通用正确性属性和有效性保证,实现了协议无关的分析与设计。在此基础上,我们设计了滑动窗口领导者选举(SWLE)机制。SWLE通过基于共识行为的信誉评分动态调整领导者提名,并实施拜占庭成本放大。我们证明SWLE对基础协议引入的额外开销极小,并验证其满足所有抽象属性且具有更优的有效性。通过在华北4个不同区域的16台服务器部署实验表明,在常见拜占庭故障下,与最先进方案相比,SWLE实现了最高4.2倍的吞吐量提升、75%的延迟降低以及27%的拜占庭领导者频率减少,同时在无故障场景下保持高效运行。

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一个具体事物,总是有许许多多的性质与关系,我们把一个事物的性质与关系,都叫作事物的属性。 事物与属性是不可分的,事物都是有属性的事物,属性也都是事物的属性。 一个事物与另一个事物的相同或相异,也就是一个事物的属性与另一事物的属性的相同或相异。 由于事物属性的相同或相异,客观世界中就形成了许多不同的事物类。具有相同属性的事物就形成一类,具有不同属性的事物就分别地形成不同的类。
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