BLA：一种适用于去中心化存储数据完整性的拜占庭容错懒审计框架

《ACM Transactions on Storage》：BLA: Byzantine-Tolerant Lazy Auditing Framework for Decentralized Storage Data Integrity

区块链技术推动去中心化存储发展，面临数据所有权分离与外部审计效率低等问题。本文提出分层架构的BLA框架，结合简化PBFT与分组策略，提升审计效率与容错性，实验证明其优于传统PBFT和HVT方案。

　　

摘要

随着区块链技术的兴起，去中心化的趋势已经扩展到远程存储领域，从而催生了去中心化存储这一有前景的存储模型。这种变化体现在其开放、公平的访问方式、对中间机构的依赖减少以及强大的隐私保护机制上。然而，与集中式存储类似，数据管理的去中心化也带来了一些挑战，例如所有权与控制权的分离，以及对外部管理数据的完整性审计需求。目前主流云存储所采用的集中式审计模型无法直接应用于去中心化存储环境。此外，基于同态验证标签（HVT）的审计模型存在计算成本高和审计效率低等显著问题。

为了解决这些问题，我们提出了一种新的拜占庭容错懒审计框架（BLA），以确保去中心化存储环境中的数据完整性。该框架的一个关键创新在于其层次化架构：上层采用简化的实用拜占庭容错（PBFT）协议来帮助节点就数据完整性审计达成共识；下层则根据可访问性等标准将节点分组，并采用块设计策略进行组织。这种方法减少了审计过程中的信息交换，提高了并行处理能力，增强了系统的容错性和韧性。通过数据分散存储，该框架还能降低节点故障对系统的影响。我们的理论分析和实证评估表明，与传统PBFT协议相比，BLA显著降低了通信复杂性；同时，在存储效率和计算性能方面也优于传统的基于HVT的方案，使其成为去中心化存储系统中数据完整性审计的可行且有效的解决方案。