What is HotStuff (BFT)?

HotStuff is een BFT-consensusprotocol ontwikkeld door onderzoekers van VMware Research, gepubliceerd in 2019. Het protocol revolutioneerde BFT-consensus door lineaire communicatiecomplexiteit O(n) te bereiken voor zowel normale operatie als leader-rotatie, vergeleken met de kwadratische complexiteit O(n²) van klassieke PBFT. HotStuff bereikt dit door een pipelining-aanpak: elke fase van het protocol verwerkt tegelijkertijd een voorstel terwijl eerdere voorstellen worden afgerond, en het gebruikt threshold-handtekeningen om berichtenuitwisseling te minimaliseren.

Het protocol werkt in drie fasen — prepare, pre-commit en commit — met een leider die voorstellen doet en stemmen verzamelt. De lineaire complexiteit maakt HotStuff schaalbaar naar honderden of zelfs duizenden validators. Een ander belangrijk kenmerk is de responsiviteit: het protocol wacht niet op een vaste time-out maar gaat zo snel als het netwerk toestaat. De leader-rotatie verloopt soepel omdat een nieuwe leader eenvoudig kan bewijzen dat de vorige ronde is afgesloten via een threshold certificate.

HotStuff heeft een enorme impact gehad op de blockchainontwikkeling. Het was het consensusprotocol dat werd gekozen voor Meta's (Facebook) Diem-project (voorheen Libra), waaruit later de Aptos- en Sui-blockchains zijn voortgekomen. Veel moderne BFT-protocollen zijn varianten van HotStuff, waaronder de protocollen in Aptos, Flow en diverse enterprise-blockchains. Het paper wordt beschouwd als een doorbraak in de BFT-consensuswetenschap en heeft het ontwerp van de volgende generatie blockchainprotocollen fundamenteel beïnvloed.