Sailfish: Towards Improving the Latency of DAG-based BFT

N. Shrestha, R. Shrothrium, A. Kate and K. Nayak, “Sailfish: Towards Improving the Latency of DAG-Based BFT,” 2025 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP), San Francisco, CA, USA, 2025, pp. 1928-1946, doi: 10.1109/SP61157.2025.00021. keywords: {Privacy;Fault tolerance;Directed acyclic graph;Protocols;Fault tolerant systems;Throughput;Complexity theory;Proposals;Security;byzantine fault tolerance;dag-based consensus;partial synchrony;latency},

一、动机

现有 DAG-based BFT 共识协议吞吐高，但确认（commit）延迟很大；尤其是无法做到“每一轮都有 leader 且低延迟提交”。

在区块链 / BFT 共识里，有两个关键性能指标：

吞吐量（throughput）：单位时间处理多少交易
延迟（latency）：一笔交易多久能最终确定（commit）

现有的DAG-based BFT（如 Bullshark、Shoal、Mysticeti）吞吐高（所有节点并行提议）但延迟高（leader 提交慢）。

Sailfish 的目标就是：在保持 DAG-based 高吞吐的同时，把提交延迟降到和“传统 leader-based BFT”一样低

二、现有DAG-based BFT为什么延迟高？

为什么 DAG-based BFT 天生延迟高

1、DAG-based BFT 的基本结构

系统按 round（轮）运行
每一轮：
- 所有节点都提议一个 vertex（区块）
- vertex 指向上一轮 ≥2f+1 个 vertex（形成 DAG）
真正决定顺序的不是所有 vertex，而是 leader vertex

2、现有协议的关键限制

以 Bullshark / Shoal 为代表：

leader 不是每轮都有
- Bullshark：每 2 轮一个 leader
leader 提交要等“投票轮”
- leader 在 r 轮提出
- r+1 轮大家“投票”
- r+2 才安全提交
每轮无法有多个leader
- leader 的 commit 规则依赖于“每个 proposer slot 都要和其它 slot 有链接”
  这在每轮多个 proposer 的 DAG 中是做不到的。