2026年4月28日，中山大學軟件工程學院黃華威研究組 (HuangLab) 在區(qū)塊鏈可擴展性領域的3篇最新論文被分布式計算領域國際會議 IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS) 2026 接收。ICDCS 是分布式計算與系統(tǒng)領域的 CCF-B 類國際會議，發(fā)表分布式系統(tǒng)、區(qū)塊鏈、云計算等前沿研究。本次 ICDCS 2026 論文接收率是18.59%。

HuangLab被接收的這3篇論文分別從區(qū)塊鏈的“存儲卸載”與“共識解耦”、跨分片交易公平性優(yōu)化、跨分片交易低延遲原子性三個維度，有望系統(tǒng)性地推進區(qū)塊鏈分片技術(shù)的研究邊界。

接收論文信息

論文一：Folium —— 通過 Follower 節(jié)點解耦交易執(zhí)行與共識

Xiaofei Luo, Huawei Huang*(黃華威，通訊作者), Jian Zheng, Baozhou Xie, “Folium: Decoupling Transaction Execution from Consensus via Follower Nodes in a Blockchain,” in Proc. of IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS), 2026.

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈可擴展性、存儲卸載、共識解耦、輕節(jié)點參與

核心貢獻：

Folium 提出了一種全新的 Proposer-Follower區(qū)塊鏈架構(gòu)，旨在升級當前主流區(qū)塊鏈的架構(gòu)設計。在 Folium 中，異構(gòu)的低資源節(jié)點可以作為特定 Proposer（全節(jié)點）的 Follower 加入網(wǎng)絡。Folium 使 Proposer 能夠?qū)⒔灰讏?zhí)行和賬本狀態(tài)存儲卸載給 Follower 節(jié)點，從而大幅降低全節(jié)點的存儲開銷，提升共識效率和交易吞吐量。

Folium 的核心設計包含：

• 確定性 MPT 分區(qū)方案：Proposer 基于哈希賬戶密鑰將全局狀態(tài)樹劃分為多個不重疊區(qū)間，分配給不同 Follower；
• 去中心化交易調(diào)度機制：支持批處理調(diào)度和流式調(diào)度兩種模式，實現(xiàn)并行執(zhí)行；
• 多層鏈下合約：通過激勵層、質(zhì)押承諾層、獎勵分配層三層設計，確保 Proposer 與 Follower 之間的安全協(xié)作；
• 動態(tài)負載均衡：根據(jù)歷史交易統(tǒng)計動態(tài)調(diào)整交易路由，適配異構(gòu)設備的處理能力。

圖1. Folium 架構(gòu)概覽：通過 Proposer-Follower 設計解耦交易執(zhí)行與共識，低資源節(jié)點（如智能手機、嵌入式設備）可作為 Follower 參與網(wǎng)絡并分擔存儲與計算負載。圖中展示了 Folium 架構(gòu)的五個核心步驟：① Proposer 將待處理交易卸載給 Follower；② Follower 執(zhí)行交易并更新本地 MPT 子樹狀態(tài)；③ Follower 將狀態(tài)根和交易捆綁結(jié)果返回給 Proposer；④ Proposer 廣播新區(qū)塊；⑤ 全網(wǎng)節(jié)點對區(qū)塊達成共識并提交上鏈。

實驗結(jié)果表明，F(xiàn)olium 能夠?qū)⒔灰讏?zhí)行延遲降低 60% 以上，吞吐量提升 4 倍，全節(jié)點賬本存儲降低 80% 以上（在 10 個 Follower 配置下）。Folium 已在分片區(qū)塊鏈（Monoxide）、以太坊單鏈架構(gòu)、PBFT 單鏈架構(gòu)三種典型區(qū)塊鏈上實現(xiàn)驗證，并支持異構(gòu)設備（Raspberry Pi、TPU 板、Mini PC 等）的真實部署。

論文二：Justitia-L —— 基于拉格朗日對偶控制的預算約束公平性優(yōu)化

Sihua Wang (本科3年級同學), Jian Zheng, Huawei Huang*(黃華威，通訊作者), “Justitia-L: Budget-Constrained Fairness Optimization in Sharded Blockchains via Lagrangian Dual Control,” in Proc. of IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS), 2026.

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈分片、拉格朗日對偶控制、代幣經(jīng)濟學、經(jīng)濟可持續(xù)性

核心貢獻：

區(qū)塊鏈分片中，跨分片交易（CTXs）與片內(nèi)交易（ITXs）存在天然的優(yōu)先級差異，導致持久性的處理不公平，這是制約系統(tǒng)性能的關(guān)鍵瓶頸。傳統(tǒng)激勵機制（如 Justitia）主要依賴開環(huán)或半動態(tài)設計，在波動負載下無法維持控制精度，且缺乏針對代幣通脹的嚴格經(jīng)濟保障。

Justitia-L 提出了一種分層自適應激勵框架，將微觀層面的延遲糾正與宏觀層面的預算管理解耦：

• Justitia-PID 模塊：采用閉環(huán)反饋控制律，將 CTX 與 ITX 的塊級排隊延遲偏差驅(qū)動至零；
• 拉格朗日對偶優(yōu)化層：將公平性優(yōu)化建模為約束拉格朗日對偶問題，引入動態(tài)“影子價格”（Shadow Price, λ）來調(diào)節(jié)激勵強度相對于全局通脹預算的關(guān)系。

這種雙層架構(gòu)使系統(tǒng)既能敏捷應對瞬態(tài)流量突發(fā)，又嚴格遵循長期經(jīng)濟安全邊界。理論分析證明了系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定性、納什均衡激勵相容性和預算安全性。

圖2. Justitia-L 工作流程：基于 PID 閉環(huán)反饋與拉格朗日對偶優(yōu)化的雙層自適應激勵框架，實現(xiàn)跨分片交易與片內(nèi)交易的公平性保障。圖中展示了系統(tǒng)的工作流程：客戶端將交易提交至各分片的交易池；系統(tǒng)通過 PID 控制器監(jiān)測 CTX 與 ITX 的排隊延遲偏差 e(t)，計算名義補貼需求；拉格朗日優(yōu)化層引入動態(tài)“影子價格” λ，將補貼約束在全局通脹預算 Γ 之內(nèi)；最終生成實際補貼 R_S 分配至源分片 A 和目標分片 B，確?？绶制灰撰@得公平的處理優(yōu)先級。

實驗使用真實以太坊歷史交易數(shù)據(jù)（25萬筆交易）在 BlockEmulator 上驗證，結(jié)果表明 Justitia-L 將 CTX 的尾延遲降低 74%，實現(xiàn)了接近最優(yōu)的延遲比率 0.98×，在響應精度和通脹魯棒性方面顯著優(yōu)于現(xiàn)有啟發(fā)式方案。

論文三：LLA —— 面向分片區(qū)塊鏈跨分片交易的低延遲原子性調(diào)度

Huawei Huang*(黃華威，通訊作者), Jian Zheng, Qinde Chen, Yuting Yang, “Aiming Low-Latency Atomicity for Cross-Shard Transactions in a Sharding Blockchain,” in Proc. of IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS), 2026.

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈分片、跨分片交易、低延遲原子性、在線調(diào)度、排隊論

核心貢獻：

在分片區(qū)塊鏈中，每筆跨分片交易（CTX）被拆分為兩個子交易（sub-CTX1 和 sub-CTX2），分別需要在源分片和目標分片進行共識確認。這種“跨分片重復共識”導致 CTX 的確認延遲遠高于片內(nèi)交易（ITX），且保證原子性（兩個子交易同時確認或同時失?。┦且粋€重大技術(shù)挑戰(zhàn)。

LLA（Low-Latency Atomicity）提出了一種去中心化在線調(diào)度算法：

• 搶占式排隊模型：利用 Lyapunov 優(yōu)化理論將全局離線調(diào)度問題轉(zhuǎn)化為各分片可獨立執(zhí)行的在線優(yōu)化問題；
• 最速下降調(diào)度策略：每個分片基于本地觀測狀態(tài)實時決策交易包含策略，無需全局協(xié)調(diào)；
• 理論保證：證明了算法具有 O(1/V) 的最優(yōu)性間隙，且能穩(wěn)定多隊列分片區(qū)塊鏈系統(tǒng)。

圖3. LLA 可搶占式排隊模型 vs. 傳統(tǒng) FIFO 模型：上圖（Model 1: FIFO）展示了傳統(tǒng)先進先出隊列的問題——當 sub-CTX2 到達目標分片交易池時，只能排在已有交易之后等待處理，導致第二半子交易確認延遲高；下圖（Model 2: Preemptive Queueing）展示了 LLA 提出的可搶占式排隊機制——sub-CTX2 可以搶占 TX pool 隊列中的優(yōu)先位置，提前獲得共識處理機會，從而顯著降低跨分片交易的整體確認延遲，同時保證原子性約束。

實驗在開源測試平臺 BlockEmulator 上進行，結(jié)果表明：

• 與經(jīng)典分片協(xié)議 Monoxide 相比，CTX 平均延遲降低 70.8%（32 分片配置下）；
• sub-CTX2 的排隊延遲穩(wěn)定在 1-2 個 epoch，顯著優(yōu)于 Monoxide 和 DelayFirst 基線方案；
• 算法執(zhí)行時間幾乎可以忽略不計，具備大規(guī)模系統(tǒng)部署的可行性。

論文預印本下載

3篇論文的網(wǎng)盤文件夾訪問鏈接：HuangLab-3-Papers-accepted-by-ICDCS-2026

鏈接: https://pan.baidu.com/s/1NLqR57JeyYCHKRSIAdPkBQ?pwd=1234

開源工具的使用

這三篇論文使用的實驗平臺 BlockEmulator 是 HuangLab 開發(fā)并開源的一款區(qū)塊鏈性能測試工具，支持以太坊交易回放、多分片仿真、協(xié)議自定義、可二次開發(fā)等功能，已被全球90多個國家的研究者訪問使用。研究組于2026年4月初公布了一個更好用的加強版本 BlockEmulator-X (即BlockEmulator v2.0 版本)，功能更加強大，歡迎試用。

• BlockEmulator 主頁：https://www.blockemulator.com/
• BlockEmulator 的GitHub 倉庫：https://github.com/HuangLab-SYSU/block-emulator
• BlockEmulator v2.0 的GitHub 倉庫：https://github.com/HuangLab-SYSU/block-emulator-x

其技術(shù)論文 “BlockEmulator: An Emulator Enabling to Test Blockchain Sharding Protocols” 發(fā)表在 IEEE TSC，已得到多次引用。歡迎跳轉(zhuǎn)了解 BlockEmulator《區(qū)塊鏈實驗平臺 BlockEmulator 投稿 TSC 的故事》。

展望

HuangLab這三篇 ICDCS 2026 論文從不同維度系統(tǒng)性地推進區(qū)塊鏈技術(shù)的研究：

• Folium 為區(qū)塊鏈架構(gòu)升級提供了新思路，使低資源設備能夠安全參與網(wǎng)絡并分擔計算與存儲負載；
• Justitia-L 建立了分片區(qū)塊鏈中經(jīng)濟可持續(xù)的公平性激勵機制，為代幣經(jīng)濟學設計提供了理論保障；
• LLA 從調(diào)度理論角度解決了跨分片交易原子性與低延遲的權(quán)衡難題，為高性能分片區(qū)塊鏈的實用化鋪平道路。

未來，HuangLab團隊將進一步探索智能合約分片、跨鏈互操作、區(qū)塊鏈與 AI 融合等前沿方向，推動區(qū)塊鏈技術(shù)的規(guī)?；涞亍?/p>

致謝

感謝國家自然科學基金面上項目、廣東省自然科學基金杰出青年項目的支持。感謝所有合作者與 BlockEmulator 開源社區(qū)貢獻者的共同努力。

研究團隊

本次三篇論文均由中山大學軟件工程學院黃華威教授研究組（HuangLab）主導完成，HuangLab 研究組成員包括1位教授、2位在站博士后、若干位博士與碩士研究生、本科實習生。研究組長期專注于區(qū)塊鏈底層系統(tǒng)與協(xié)議、區(qū)塊鏈金融、分布式系統(tǒng)與計算、區(qū)塊鏈與AI融合等方向的研究，已在 IEEE/ACM ToN、TPDS、TC、TIFS、TDSC、INFOCOM、WWW、ICDCS、SRDS 等頂級會議與期刊發(fā)表多篇區(qū)塊鏈論文。黃華威教授近些年從事區(qū)塊鏈可擴展性、區(qū)塊鏈金融、區(qū)塊鏈融合AI等領域的研究，著有《Blockchain Sharding: Theory and Practice》(Springer)、《From Blockchain to Web3 & Metaverse》(Springer)、《從區(qū)塊鏈到 Web3》(科普書) 等多部專著。黃華威研究組研發(fā)并開源了區(qū)塊鏈實驗平臺 BlockEmulator，該平臺為區(qū)塊鏈方向的研究者提供了成熟優(yōu)質(zhì)的實驗方法、工具與開源代碼，已得到90多個國家地區(qū)的研究者的訪問或使用；牽頭研發(fā)了分片區(qū)塊鏈 BrokerChain 公鏈，于2025年6月上線了它的學術(shù)版測試網(wǎng) BrokerChain Testnet (academic)，已開源 ( https://github.com/HuangLab-SYSU/brokerchain-academic/ )。

若您對區(qū)塊鏈、區(qū)塊鏈與AI融合交叉研究等方向感興趣，歡迎訪問 HuangLab 學術(shù)主頁：http://xintelligence.pro