Huawei Huang, Dec. 28th, 2021 Hard work pays off! HuangLab 在区块链可扩展性方向的另一篇论文被 CCF-A 类期刊 TPDS 接收。这也是我的研究组最近一个月内在该方向被接收的第2篇A类顶会/顶刊研究论文。恭喜我的硕士研究生岳峥宇同学、彭肖文同学，还有本科实习生贺刘丁同学，感谢同学们的辛苦付出！ 论文题目：Elastic Resource Allocation against Imbalanced Transaction Assignments in Sharding-based Permissioned Blockchains. 这篇论文的贡献概括如下：在考虑到基于分片机制的区块链可能存在不均衡交易分片的背景下，这篇工作研究了分片联盟链的云端资源分配对区块链的吞吐量的影响。我们基于随机优化理论框架，设计了针对分片联盟链的资源分配算法。提出的方案可在一定程度上缓解区块链交易分布不均衡的问题。
Dec. 6, 2021, by Huawei Huang 近日，实验室在区块链底层分片系统的研究取得新进展，论文《BrokerChain: A Cross-Shard Blockchain Protocol for Account/Balance based State Sharding》被计算机网络领域的CCF-A类顶会 INFOCOM 2022 接收。INFOCOM (全称 IEEE International Conference on Computer Communications) 是计算机网络领域的顶级会议。本次会议共投稿1129篇论文，最终接收了225篇，接收率为19.9%。 论文简介： 在传统的基于状态分片的区块链系统中，交易是通过各分片的账户状态信息进行分配。但是，不合理的交易分配方案会导致分片间的负载不均衡和跨分片交易比例过高的问题，从而限制分片系统性能的发挥。为此，该论文提出了一种新的分片架构实现对分片状态的动态划分和调整。具体来讲，该分片协议根据一定时间内的历史交易信息构建一个账户交易状态图，并对其进行划分，从而对存储在各分片的账户状态实现动态的调整与重新配置。论文提出的账户状态动态调整策略可以在减少跨分片交易比例的同时实现分片间的负载均衡。 该论文基于状态划分算法提出一种新的跨分片协议来缓解跨分片交易处理的效率问题。在进行状态划分的过程中，系统允许一部分普通用户通过自愿抵押一定的资产充当 Broker（中间人账户）。 Broker 的状态会被系统分割成两部分或多个部分，分别存储在两个或多个分片中，从而参与到若干个跨分片交易的协调当中。该论文提出的跨分片协议可以减少跨分片交易的延迟，从而提高跨分片交易执行的效率。
Huawei Huang, 2021-05-27 Our paper titled “Revisiting Double-Spending Attacks on the Bitcoin Blockchain: New Findings” is going to appear in IEEE / ACM International Symposium on Quality of Service 2021 (IWQoS 2021), which is going to be held on June 25-28, 2021. Although double-spending attacks (DSA) have created a giant loss to Bitcoin, we believe that advanced versions of DSA can be developed … Continue reading A Paper about Double-Spending Attacks towards PoW Blockchain is Accepted by IWQoS 2021
近日，实验室在区块链性能优化领域的研究取得新进展，论文《MVCom: Scheduling Most Valuable Committees for the Large-Scale Sharded Blockchain》被分布式计算顶级学术会议The 41st IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS 2021) 录用为长文。 会议介绍 ICDCS是分布式计算系统领域享有盛誉和具有重要学术影响力的顶级国际学术会议，本届 ICDCS 会议 Research Track 论文全球投稿共489篇，仅有97篇被录用，录用率为19.8%。 论文介绍 Huawei Huang, Zhenyi Huang, Xiaowen Peng, Zibin Zheng, Song Guo, “MVCom: Scheduling Most Valuable Committees for the Large-Scale Sharded Blockchain”, ICDCS, 2021. [RG-Page & PDF] 针对经典的区块链分片协议，该论文提出一种可以加速主链区块上链的机制，从而可以提高大规模基于分片技术的区块链的吞吐量。具体来讲，在区块链分片协议的每一轮执行的开始阶段，由于组成分片委员会的节点的异构性，会导致花费在分片委员会的构建阶段与片内共识阶段的时间呈现出不均衡分布。这种不均衡的时延将会为某些分片内的交易带来很大的时延。因此，本论文提出一种为分片协议在每一轮的开始阶段选取最有价值的一组分片委员会，优先提前参与到每一轮的主链区块的生成阶段的方法。通过这种方法，本论文在大规模分片区块链的背景下，可以为交易的吞吐量与分片内的等待时延之间找到一种平衡。 下载链接： https://www.researchgate.net/publication/350152541_MVCom_Scheduling_Most_Valuable_Committees_for_the_Large … Continue reading 实验室关于区块链性能优化论文被ICDCS接收
今天分享一篇刚刚读的关于区块链分片理论的论文，题目是 OptChain: Optimal Transactions Placement for Scalable Blockchain Sharding，发表在 IEEE ICDCS 2019，属于分布式并行计算的顶会之一。 这篇论文的出发点是：分片区块链网络中大部分的交易 (trasactions) 都是跨片 (cross-shard) 的，这些 cross-shard trasactions 既降低了系统吞吐量 (throughput)，而且增加了交易的跨片确认时间 (confirmation time)。那么是否可以通过合理地部署这些跨片的交易，使得 cross-shard transactions 的数量降低从而既可以提高系统吞吐量又可以降低跨片确认时延呢？答案是肯定的，详情请细读这篇 OptChain，它提出了一种轻量级的实时的交易放置策略，可以将已经产生关联或者即将产生关联的交易部署到相同的分片中。此外，OptChain 还可以维护分片之间的负载平衡来保障分片机制的并发性。 PS: 如果想了解更多的类似于这篇以提升区块链本身性能为目标的研究论文，请参照综述 “A Survey of State-of-the-Art on Blockchains: Theories, Modelings, and Tools” [ arXiv Page: https://arxiv.org/abs/2007.03520 ].
Dear all, I would like to share our latest blockchain survey titled “A Survey of State-of-the-Art on Blockchains: Theories, Modelings, and Tools”. This survey is focusing on the theoretical modelings, analytical models, and evaluation tools of blockchains. #========= Chinese Version: 近日，我们在 arXiv 公开了最新的一篇区块链综述论文，论文题目为 “A Survey of State-of-the-Art on Blockchains: Theories, Modelings, and Tools”. 比起现有的其他区块链的综述论文，这篇综述主要从理论建模、分析模型、实验评估工具的角度对区块链本身的基础运行机制进行了探讨。希望这篇综述论文可以为研究者、工程开发者、以及从事区块链教育的业内人士提供一个具有参考价值手册。 arXiv … Continue reading A New Survey on Blockchains’ Theories, Modelings, and Tools
By Huawei Huang, Feb. 16th, 2020 =============== English Version ================ This blog introduces the motivation and background of one of my previous research articles, which has the following publish information: Huawei Huang, Song Guo, Weifa Liang, Keqiu Li, Baoliu Ye, and Weihua Zhuang, “Near-Optimal Routing Protection for In-Band Software-Defined Heterogeneous Networks”, IEEE Journal on Selected … Continue reading Resilient Routing for the Control-Channel of Software-Defined Networks – A Revisit of a JSAC Article
By Huawei Huang, Dec. 31, 2019 2020年8月11日最新消息：本研究一篇题为《PIRATE: A Blockchain-based Secure Framework of Distributed Machine Learning in 5G Networks》的论文已被 IEEE Network 接收，该期刊是计算机网络与通信领域顶级期刊，发表计算机网络社区的热门研究课题、关键问题以及最新研究进展。IEEE Network的2019年影响因子为 9.590 (2020年最新数据)，为中科院一区。 论文简介： 随着AI芯片的制造成本逐渐下降，越来越多的移动设备逐渐具备机器学习的能力。同时，网络连接质量作为分布式机器学习的瓶颈，将会随着5G/6G时代的到来大大地得到提升。为了应对即将到来的5G/6G时代新型分布式机器学习的需求，我们需要一个能支持大规模的分布式机器学习的框架。尤其重要的是，在大规模用户参与的情况下，分布式机器学习的安全问题应该引起足够的重视。 理论上来讲，恶意攻击者可以攻击分布式机器学习的各个环节。针对妨碍训练收敛的任意攻击行为，我们提出了图1所示的 PIRATE：一个基于区块链的安全分布式学习框架。由于区块链技术验证的灵活性，此框架可不限于保护本文中所述的训练收敛性，而是在其他安全保护方面也具有巨大的潜能。基于本框架，更多的保护机制可以被开发出来，如针对参与分布式学习的设备进行隐私保护，针对 Model Poisoning Attack 的保护，为所有参与者提供激励机制等。 如图1所示，PIRATE主要由两部分组成，一是设备可靠性分析，用以分析设备的可靠性，进而决定设备能否能参与学习任务；二是基于多个分片链的安全SGD（Stochastic Gradient Descent）框架。 我们采取了去中心化的 Ring AllReduce 结构（图2）。这种架构可以更好地分担网络压力，并且可以在验证计算结果的同时进行梯度计算。同时，为了让节点在 Ring AllReduce 结构下高效、可验证地沟通，我们运用了基于分片的区块链。其中，我们把所有节点分成多个委员会，每个节点只需要验证自己委员会内的梯度计算。这种分布式验证极大地降低了广播所带来的时延。 经过模拟实验，在5G网络条件、较大训练模型、以及大规模用户参与的条件下， 论文提出的PIRATE框架比同类框架 LearningChain 更节省存储空间，分布式机器学习训练速度方面更加高效。 该项研究的前期工作已经上传到 arXiv。论文一作为本实验室研究生1年级学生周思聪同学，第一篇论文写得很有前瞻性，可圈可点。 论文链接： … Continue reading 5G/6G时代的安全分布式机器学习
By Huawei Huang, Dec. 23, 2019 Topic: Consensus of Blockchain Systems 1. Paper Title: PIRATE: A Blockchain-based Secure Framework of Distributed Machine Learning in 5G Networks. Summary: A sharding-based blockchain framework, for byzantine-resilient distributed-learning under the decentralized 5G computing environment. Authors: Sicong Zhou*, Huawei Huang*, Wuhui Chen*, Zibin Zheng*, and Song Guo†, Affiliations: * Sun Yat-sen University and † Hong Kong Polytechnic University.
By Huawei Huang, Dec. 17th, 2019 整理论文发现，2018年2月我们有一篇发表在 IEEE Wireless Communications (中科院一区期刊，IF=11.0) 题目为 “Envision of Wireless Big Data Storage for Low-Earth-Orbit Satellite-based Cloud” 的mini综述论文。 [附件下载：IEEE-WCM-2018Huang-Envisioned.pdf ] [ResearchGate page’s URL ] 这篇论文的背景与出发点总结如下： 美国一家初创公司 Cloud Constellation 于2016年推出了 SpaceBelt 计划，主导开发基于低轨道卫星（Low-earth-oribit, LEO）云存储系统。目标是为企业与政府建立一个与地面互联网完全隔离的、运转在低轨道上可保证数据绝对安全的数据中心（暂且称为“空间数据中心”，Space-based Datacenter）。 受以上卫星通讯业界的最新业务所启发，可以看出：在未来几年6G研究被逐渐展开的过程中，基于低轨道卫星的全球互联网将是一个非常关键的方向。目前学术界已经出现了一些研究成果。比如，有些文献（详见论文中 [5-7]）提出了应用基于低轨道卫星通讯系统进行数据的传输与转移地面网络的数据流量。然而，不难发现，卫星设备在这些现有研究中充当的角色只是数据中转设备。从本质上看，卫星系统仍然属于地面互联网或者地面核心网络的向空中延伸的“附属物”。 另一方面，经调查发现，有关“空间数据中心”的课题尚且未被学术界提出过。因此，受 SpaceBelt 计划所启发，本论文大胆推测：在未来5年内，关于这个方向的相关研究应该会陆续出现，并将呈现出较快的增长趋势。为了填补学术界对“空间数据中心”研究的空缺，本文主要讨论并总结出一些有价值的科学研究问题与面临的技术挑战。 我们相信，本文将会照亮一点点6G研究的曙光。————————————作者：黄华威