Dong X, Liu Y, Li T, et al. LBFT-DAG: A Swift, Leader-Driven, DAG-Based Consortium Blockchain with Byzantine Fault-Tolerance[C]//IEEE INFOCOM 2025-IEEE Conference on Computer Communications. IEEE, 2025: 1-10.

DAG 区块链正在成为传统单链结构之后的真正“性能接棒者”。

但大多数 DAG 系统有两个问题：

• 要么结构太复杂、难以落地
• 要么要靠 PoW 类机制维持主链稳定，浪费资源，还慢

这篇来自 INFOCOM 2025 的论文提出了一个新方案——LBFT-DAG。它把 DAG 的高并行优势，与 BFT 的安全性、联盟链的易管理性结合在一起，做到：高吞吐、高安全、低开销、可落地，并且能抗 50% 恶意节点。

一、LBFT-DAG 解决了三大难题

1. DAG 并行好，但只有偏序关系，而无全序关系

传统 DAG 结构难以做到“稳定、唯一、可重复”的总排序（total order），这也是 DAG 区块链迟迟无法大规模落地的主要原因。

2. 投票太贵，节点越多越慢

比如 IOTA、HashGraph、Conflux 等：

• 每个区块都参与投票（要么直接引用，要么间接引用）
• 图越大，投票越贵、越慢

3. 复杂 DAG 容易出现孤立块，无法被引用

复杂DAG中容易出现区块无人投票确认，而成为孤立块。

二、创新点1：独特的区块结构

1、角色：Leader（主链生成）与 Voter（并行子链与投票）。
每节点维护子链，Leader主链提供全局顺序骨架。

2、每个区块有两条引用边：

• 父引用（Parent Edge）- 指向前一块
• 随机引用（Normal Edge）- 随机指向其他节点块

图一、区块结构图

三、创新点2：异步投票机制

仅对 Leader 区块投票，随机引用形成隐式投票网络。

• 投票是一个很低效的操作=》仅对 Leader 区块投票
• 随机引用=》防止孤立块的产生
• 同时引入了Voting Height来优化投票，是指从投票者块到它有直接路径的领导者块的最大指数。由两个引用的来源，通过动态规划可以迅速得出Voting Height.（可以认为节点b对Leader链上<=其最新投票者块的Voting Height的Leader区块表示投票确认）
• 计算出Voting Height后，可以由以下逻辑，迅速判断是否确认一个Leader块：当检测到超过半数节点的最新 voter 都已引用到该 Leader 块的高度 → 该 Leader 块被视为已确认。
• 当 Leader 获得多数票后确认（commit），降低通信复杂度。

图二、Voting Height状态转移公式

四、创新点3：双阶段排序机制

• 阶段1（Leader执行）：确定主链与轮次顺序。

从轮数为k的Leader块开始，统计沿路径可达的投票者块集合V_k的轮数，V_k的轮数也等于k。同时，考虑到多个领导者块可以到达同一个投票者块，对轮数最小的投票者块进行优先排序。

• 阶段2（全体节点本地执行）：BFS拓扑排序每轮Voter块。

V₁ = {b_1l}, V₂ = {b_2l , b₁₅}, and V₃ = {b_3l , b₂₃, b₁₃}.

图三、投票流程图

五、安全性与容错分析

• 安全性：Leader块过半投票→主链唯一不可回滚。
• 活性：随机引用防止孤立块、超时自动重选Leader。
• 分叉攻击：只有领导者不诚实会导致分叉→超过50%投票才会确定+重新选举领导者机制防止分叉
• 投票攻击（目的：无限期延迟达成共识）：由于只允许投赞成票，或者弃权，假设恶意节点数为f，Voting Node数>=2f+1（而非3f+1）即可确认,有以下两种行为。
  1、持续地投固定选票：由于随机引用，很容易被发现
  2、根本不发送任何选票：标志为离线
• 防双花机制：
  1、双阶段排序：唯一执行顺序。
  2、账户模型校验：余额不足/nonce冲突交易丢弃。
  3、多数投票锁定顺序，不可重组。

六、实验结果

• 吞吐量>8000 TPS，延迟仅数秒。
• 优于 IOTA、Conflux、Fabric。

本文主要参考和使用了论文中展示的图片，以下给出相关链接。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11044629