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分布式账本的共识机制

来源: 领域王国/Kingexc.com 时间:2019-08-06 13:08:22

噔噔噔,今日最有潜力的虚拟币平台又来给大家讲讲分布式账本。在分布式系统中,协调一组进程的工作,使得当一个或多个进程提议了一个值应该是什么后,这组进程对这个值达成一致意见即共识,协调的机制称为共识算法。共识算法需要满足如下条件:


(1)终止性:每个正确进程最终设置它对问题的看法/答案。


(2)协定性:所有正确进程的看法/答案都相同。


(3)完整性:如果正确的进程都提议同一个值,那么对于已经确定了自身最终看法/答案的进程,其看法/答案都与这个值相同。


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在共识问题中,如果进程以随机方式出现故障,那么出错的进程理论上可以向其他进程发送任何数据,这种任意行为有可能误导其他进程从而产生更大的危害,而不仅仅是宕机失去响应。在这种情况下,正确的进程必须用它们自己接收的值和别的进程声明的所接收到的值进行比较。这也就是拜占庭将军问题。而据微交易分析师所知,拜占庭将军问题与共识问题的区别在于,前者有一个独立的进程提议一个值,其他进程来决定是否采用这个值;而后者是每个进程都提议一个值,与其他进程共同决定采用哪个值。


共识问题的另外一个变种是交互一致性问题。在交互一致性问题中,每个进程提供一个值后,算法目的是正确的进程最终就一个值向量达成一致,向量中的分量与一个进程的值对应。


一般大家都会使用随机故障来考虑拜占庭将军问题,但实际上共识问题、拜占庭问题、交互一致性问题在随机故障和崩溃故障的环境中都是有意义的,也同样都是可以用于同步、异步的系统,共识算法、拜占庭将军问题算法、交互一致性算法都可以互相组合,作为求解另外一个问题的方法。


米歇尔·费舍尔等在1985年提出了异步系统不可能性理论,证明在一个异步系统中,即使只有一个进程出现崩溃故障,也没有算法能够保证达成共识。从费舍尔等人的结论中我们可以得到以下信息:在异步系统中,我们没有可以确保解决拜占庭将军问题、交互一致性问题的方法。这里“确保”并不是说在分布式系统中,如果有一个进程出现了错误,进程就永远不可能达成共识,而是允许我们达成共识的概率大于0。绕过不可能性结论的思路是转而考虑部分同步系统,基本的方法是故障屏蔽、利用故障检测器达成共识、随机化进程的行为。区块链共识中的工作量证明算法、解决拜占庭将军问题较为典型的实用拜占庭容错看作这个思路的延续算法都基本可以。

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