一、拜占庭容错系统

区块链网络的记账共鸣和拜占庭将军问题是相似的。参加共鸣记账的每一个记账节点相当于将军，节点之间的动静通报相当于信使，某些节点大概由于各类原因而发生错误的信息并转达给其他节点。凡是，这些产生妨碍节点被称为拜占庭节点，而正常的节点即为非拜占庭节点 。

拜占庭容错系统是一个拥有n台节点的系统， 整个系统对付每一个请求， 满意以下条件：

1.所有非拜占庭节点利用沟通的输入信息， 发生同样的功效；

2.假如输入的信息正确， 那么所有非拜占庭节点必需吸收这个信息， 并计较相应的功效。

与此同时， 在拜占庭系统的实际运行进程中， 还需要假设整个系统中拜占庭节点(坏节点)不高出m（3m<n）台， 而且每个请求还需要满意两个指标。

1.安详性： 任何已经完成的请求都不会被变动， 它可以在今后请求到；

2.活性： 可以接管而且执行非拜占庭客户端的请求， 不会被任何因素而导致非拜占庭客户端的请求不能执行。

拜占庭系统普遍回收的假设条件包罗：

1.拜占庭节点的行为可以是任意的， 拜占庭节点之间可以合谋；

2.节点之间的错误是不相关的；

3.节点之间通过异步网络毗连， 网络中的动静大概丢失、 乱序并延时达到，，但大部门协议假设动静在有限的时间里能转到达目标地；

4.处事器之间通报的信息， 第三方可以嗅探到， 可是不能改动、 伪造信息的内容和验证信息的完整性。

原始的拜占庭容错系统 由于需要展示其理论上的可行性而缺乏实用性。 别的， 还需要特另外时钟同步机制支持， 算法的巨大度也是随节点增加而指数级增加。

二、实用的拜占庭容错系统

实用拜占庭容错系统（ PBFT） ， 低落了拜占庭协议的运行巨大度， 从指数级别低落到多项式级别（ Polynomial） ， 使拜占庭协议在漫衍式系统中应用成为大概。

PBFT是一类状态机拜占庭系统 ， 要求配合维护一个状态， 所有节点采纳的动作一致。 为此， 需要运行三类根基协议， 包罗一致性协议、?查抄点协议和视图改换协议。

1.一致性协议：办理如何告竣共鸣

2.查抄点协议：雷同于操纵系统的还原点

3.视图改换协议：系统的每个处事器节点在同样的设置信息下事情，该设置信息被称为“视图”。设置信息由主节点确定，主节点改换，视图也随之变革

我们主要存眷支持系统日常运行的一致性协议。一致性协议要求来自客户端的请求在每个处事节点上都凭据一个确定的顺序执行。 这个协议把处事器节点分为两类： 主节点和从节点， 个中主节点仅一个。 在协议中， 主节点认真将客户端的请求排序； 从节点凭据主节点提供的顺序执行请求。 每个处事器节点在同样的设置信息下事情， 该设置信息被称为视图， 主节点改换， 视图也随之变革。

三、PBFT的一致性协议

一致性协议至少包括若干个阶段： 请求（ request） 、 序号分派（ pre-prepare） 和响应（ reply） 。 按照协议设计的差异， 大概包括彼此交互（ prepare） ,序号确认（ commit）等阶段。

PBFT系统凡是假设妨碍节点数为m个， 而整个处事节点数为3m+1个。 每一个客户端的请求需要颠末5个阶段， 通过回收两次两两交互的方法

在处事器告竣一致之后再执行客户端的请求。

C为客户端，N0~N3暗示处事节点，出格的，N0为主节点，N3为妨碍节点。整个协议的根基进程如下：

1.客户端发送请求，激活主节点的处事操纵。

2.当主节点吸收请求后，启动三阶段的协议以向各从节点广播请求。

1.序号分派阶段，主节点给请求赋值一个序列号n，广播序号分派动静和客户端的请求动静m，并将结构PRE-PREPARE动静给各从节点；

2.交互阶段，从节点吸收PRE-PREPARE动静，向其他处事节点广播PREPARE动静；

3.序号确认阶段，各节点对视图内的请求和序次举办验证后，广播COMMIT动静，执行收到的客户端的请求并给客户端以响应。

3.客户端期待来自差异节点的响应，若有m+1个响应沟通，则该响应即为运算的功效。

四、PBFT演示

在 n ≥ 3m + 1 的情況下一致性是大概解決的，个中， n 为总节点数， m为恶意节点总数

n = 4, m = 0 （接下图）

总结

PBFT在许多场景都有应用，在区块链场景中，一般适合于对强一致性有要求的私有链和同盟链场景。譬喻，在IBM主导的区块链超等账本项目中，PBFT是一个可选的共鸣协议。在Hyperledger的Fabric项目中，共鸣模块被设计成可插拔的模块，支持像PBFT、Raft等共鸣算法。

虽然，除了PBET共鸣算法，尚有许多创新性的共鸣算法好比UENC的DPOW共鸣算法等。感乐趣的伴侣们可以去相识和研究。

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