CertainSync：具有确定性的无速率集合一致性机制

《Proceedings of the ACM on Measurement and Analysis of Computing Systems》：CertainSync: Rateless Set Reconciliation with Certainty

区块链中无参数集合对齐框架CertainSync，基于可逆布洛姆查找表（IBLT）实现高效同步，理论保证成功无需参数估计，并通过扩展宇宙压缩技术降低通信开销，经以太坊交易数据验证有效平衡通信成本与可靠性。

　　

摘要

集合一致性校验是分布式系统中的基本任务，尤其是在区块链网络中，它能够实现节点间事务池的同步并促进区块的传播。现有的传统集合一致性校验方案要么是基于统计的，通过通信开销和对称差异的大小来提供成功概率；要么需要参数化并估计对称差异的大小，但这容易出错。在本文中，我们提出了CertainSync这一新颖的校验框架，据我们所知，这是首个无需任何参数化或估计器即可保证集合一致性校验成功的框架。该框架具有无速率限制的特点，并能适应未知的对称差异大小。只要通信开销达到由对称差异大小和集合元素总数共同决定的下限，就能保证集合一致性校验的成功完成。我们的框架基于最近开发的可逆布隆查找表（Invertible Bloom Lookup Tables, IBLTs）技术，只要元素数量有限，就能确保元素列表的正确性。我们提供了理论分析来证明多种构建方式的集合一致性校验的可靠性。该方法还通过仿真进行了验证，展示了其在保持与其他基线方案相当的一致性校验保证的同时，能够以较低的通信成本实现集合同步。为了进一步降低大型区块链网络的通信开销，我们扩展了CertainSync框架，引入了集合元素数量缩减技术。我们使用以太坊区块链网络的实际交易哈希数据，通过仿真比较并验证了扩展后的UniverseReduceSync框架与基本CertainSync框架的性能。结果表明，在不依赖参数化或估计器的情况下，改进通信成本与保持一致性校验保证之间存在权衡，为各种场景提供了全面的集合一致性校验解决方案。

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