論文の概要: OrbitBFT: Enabling Scalable and Robust BFT Consensus in LEO Constellations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.08132v1
• Date: Fri, 01 May 2026 05:25:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-01 03:03:53.670804
• Title: OrbitBFT: Enabling Scalable and Robust BFT Consensus in LEO Constellations
• Title（参考訳）: OrbitBFT:LEOコンステレーションにおけるスケーラブルおよびロバストBFTコンセンサスの実現
• Authors: Tianyi Sun, Shuo Liu, Minghui Xu, Xiuzhen Cheng,
• Abstract要約: 我々は、LEO星座のユニークな特徴に合わせた、2段階の階層的BFTコンセンサスプロトコルOrbitBFTを提案する。 第一に、OrbitBFTは軌道面内の位相安定性を利用して、星座を分割し、局在した面内コンセンサスを実行する。 第二に、ビザンチン耐性のバイパス機構とホップバイホップ伝送プロトコルを設計し、メッセージの信頼性を確保し、混雑を軽減する。 第3に、PBFTとHotStuffをLEOコンテキストに適応させ、安全性と生存性を保ちながら線形メッセージ複雑性を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.545733810595255
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Low Earth Orbit (LEO) satellite constellations are evolving from communication relays into autonomous platforms operating in increasingly congested and contested environments. Since uplinks to ground stations can be severed or jammed, ensuring reliable coordination among satellites requires autonomous Byzantine Fault-Tolerant (BFT) consensus. However, applying conventional BFT protocols to LEO constellations is challenging due to their dynamic topology, sparse connectivity, and limited communication bandwidth. In this paper, we present OrbitBFT, a novel two-stage hierarchical BFT consensus protocol tailored to the unique characteristics of LEO constellations. First, OrbitBFT exploits the topological stability within orbital planes to partition the constellation and perform localized intra-plane consensus, which reduces communication overhead. Second, we design a Byzantine-resilient bypass mechanism and a hop-by-hop transmission protocol to ensure reliable message delivery and mitigate congestion, even in the presence of adversarial behavior. Third, we adapt and optimize PBFT and HotStuff to the LEO context, achieving linear message complexity while preserving safety and liveness. Extensive evaluations in a realistic Starlink-based simulation demonstrate that OrbitBFT significantly improves scalability, throughput, and latency compared to its original designs, making it a practical and efficient BFT solution for large-scale satellite networks.
• Abstract（参考訳）: 低地球軌道(LEO)衛星コンステレーションは、通信中継から、ますます混雑し、競合する環境の中で自律的なプラットフォームへと進化している。 地上局へのアップリンクを切断したり妨害したりできるため、衛星間の信頼性を確保するには、自律的なビザンティンフォールトトレラント(BFT)の合意が必要である。 しかし、従来のBFTプロトコルをLEO星座に適用することは、その動的トポロジ、疎接続、通信帯域幅の制限により困難である。 本稿では,LEO星座の固有特性に合わせて,新しい2段階階層型BFTコンセンサスプロトコルOrbitBFTを提案する。 第一に、OrbitBFTは軌道面内の位相安定性を利用して、星座を分割し、局所的な面内コンセンサスを実行し、通信オーバーヘッドを減らす。 第二に、ビザンチン耐性のバイパス機構とホップ・バイ・ホップ・トランスミッション・プロトコルを設計し、メッセージ配信の信頼性を確保し、敵の振る舞いがあっても混雑を軽減する。 第3に、PBFTとHotStuffをLEOコンテキストに適応させ、安全性と生存性を保ちながら線形メッセージ複雑性を実現する。 リアルなStarlinkベースのシミュレーションの大規模な評価は、OrbitBFTがオリジナルの設計に比べてスケーラビリティ、スループット、レイテンシを大幅に改善し、大規模衛星ネットワークの実用的で効率的なBFTソリューションであることを示している。

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