66、多仲裁者的乐观公平交换协议解析

多仲裁者的乐观公平交换协议解析

1. 乐观公平交换概述

乐观公平交换在分布式系统设计中是非常有用的基础技术，在合同签署、电子商务、点对点文件共享等领域有着广泛应用。在公平交换协议里，Alice 和 Bob 希望公平地交换物品，即要么双方都得到想要的物品，要么双方都得不到，即便其中一方恶意偏离协议。

研究表明，没有可信实体（仲裁者）的参与，一般的公平交换协议无法保证完全公平。在乐观公平交换协议中，仲裁者仅在参与者之间出现纠纷时才介入。然而，依赖单一可信实体在实际应用中存在很大问题，因此使用多个仲裁者来减少对单个仲裁者的信任成为一种自然的选择。

Avoine 和 Vaudenay（AV）在他们的论文中使用可验证秘密共享技术，在点对点系统的公平交换协议中引入多个自主仲裁者。该协议使用全局超时机制，假设所有仲裁者都能访问大致同步的时钟，并且仲裁者之间不进行通信。他们留下了两个重要的开放性问题：
- 不使用超时机制的乐观公平交换协议，在使用多个自主仲裁者时能否保证公平性（因为在点对点环境中实现同步较为困难）？
- 其他使用超时机制的乐观公平交换协议，能否在所需诚实仲裁者数量上取得更好的界限？

2. DAFE 协议的定义

为了回答上述问题，我们定义了一类使用多个仲裁者的乐观公平交换协议，称为“分布式仲裁者公平交换”（DAFE）协议。在 DAFE 协议中，如果一方未能发送格式正确的消息，另一方必须联系部分仲裁者并获得正确的响应，以确保交换公平。仲裁者之间不相互通信，仅与 Alice 和 Bob 进行交互。

DAFE 协议具有以下主要特性：
- 排他状态假设 ：已解