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今天一樣繼續(xù)來說區(qū)塊鏈的起源，探討“拜占庭容錯(cuò)” PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)。拜占庭容錯(cuò)是一種基于嚴(yán)格數(shù)據(jù)證明的算法，至少需要經(jīng)過三個(gè)階段的信息交換和通過局部共識(shí)達(dá)至最終的一致性結(jié)果。

簡(jiǎn)單來說，系統(tǒng)中有可信節(jié)點(diǎn)超過三分之二，有問題的節(jié)點(diǎn)不超過三分之一時(shí)，不管這些節(jié)點(diǎn)如何散播與傳達(dá)有問題的信息時(shí)，可信節(jié)點(diǎn)之間都一定能達(dá)到一致共識(shí);

其實(shí)就是每一個(gè)收到訊息的節(jié)點(diǎn)不斷的重復(fù)與彼此雙雙交換訊息，互相驗(yàn)證，讓其中可信的節(jié)點(diǎn)之間能確認(rèn)出正確的訊息，找出少數(shù)那些有問題的節(jié)點(diǎn)。以拜占庭帝國(guó)的例子來說，就是將軍們不斷重復(fù)彼此確認(rèn)訊息，來找出間諜，以及直到確認(rèn)接受到正確的命令。

所以能夠保證達(dá)到一致共識(shí)的拜占庭系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)至少為4個(gè)，容許出現(xiàn)1個(gè)壞的節(jié)點(diǎn)。亦即：節(jié)點(diǎn)總數(shù) ≥ 3有問題節(jié)點(diǎn)總數(shù) + 1，這就是“拜占庭容錯(cuò)”。

只看滿滿的文字，實(shí)在還是很難理解拜占庭容錯(cuò)的運(yùn)篹方法，我們就來用圖表一段段解釋，<區(qū)塊鏈 Block chain – 共識(shí)機(jī)制之實(shí)用拜占庭容錯(cuò) PBFT>這篇文章對(duì)「拜占庭容錯(cuò)」的步驟猜拆解非常詳細(xì)。

對(duì)于拜占庭將軍問題，PBFT 算法至少通過三個(gè)階段達(dá)成一致性的協(xié)議：<請(qǐng)求 Request、預(yù)準(zhǔn)備 Pre-Prepare、回復(fù) Reply >，根據(jù)不同的協(xié)議設(shè)計(jì)，亦可能同時(shí)包含<準(zhǔn)備 Prepare、確認(rèn) Commit>

A. 首先背景套用上面拜占庭將軍的故事，同時(shí) PBFT算法最少要求有4個(gè)參與者

B. C:元帥、0:司令、1:將軍1號(hào)、2:將軍2號(hào)、3:將軍3號(hào)。

C. 勝利條件:2/3以上的軍隊(duì)都共同發(fā)起"進(jìn)攻"。

拜占庭容錯(cuò)運(yùn)作過程分解

拜占庭容錯(cuò)運(yùn)作過程分解 圖片來源:https://www.samsonhoi.com/570/blockchain-pbft

五大程序:

1、元帥命令司令"進(jìn)攻"

(C 發(fā)送"請(qǐng)求"到 0)

2、司令收到"進(jìn)攻"命令后，分別傳遞給所有的將軍

(0 發(fā)送"預(yù)準(zhǔn)備"到1、2、3)

3、將軍1號(hào)收到由司令和將軍2號(hào)的"進(jìn)攻"通知，但遲遲沒有收到將軍3號(hào)的回應(yīng)，就將將軍3號(hào)忽略，并認(rèn)為"進(jìn)攻"是正確的，就下令"進(jìn)攻"。并把"進(jìn)攻"命令傳遞給其余將軍

(1收到0、2的"準(zhǔn)備"，但并沒有收到3，1 發(fā)送"準(zhǔn)備"給2、3，發(fā)送 "確認(rèn)" 給0)

將軍2號(hào)收到由司令和將軍1號(hào)的"進(jìn)攻"通知，但遲遲沒有收到將軍3號(hào)的回應(yīng)，就將將軍3號(hào)忽略，并認(rèn)為"進(jìn)攻"是正確的，就下令"進(jìn)攻"。并把"進(jìn)攻"命令傳遞給其余將軍

(2收到0、1的"準(zhǔn)備"，但并沒有收到3，2 發(fā)送"準(zhǔn)備"給1、3、0，發(fā)送 "確認(rèn)" 給0)

4、將軍3號(hào)收到司令、將軍1號(hào)、將軍2號(hào)的"進(jìn)攻"通知，這次不一樣的是，將軍3號(hào)沒有把"進(jìn)攻"要求傳遞給其他將軍，而是害怕得臨陣逃跑了

(3并沒有發(fā)送"準(zhǔn)備"給0、1、2，而且沒有發(fā)送 "確認(rèn)" 給0)

5、最后，所有的將軍親自向元帥匯報(bào)執(zhí)行的情況(司令、將軍1號(hào)、軍2號(hào)將)，而3號(hào)將軍并沒有回復(fù)，所以將其視為逃跑或陣亡了，也就不理會(huì)他的結(jié)果，元帥也就認(rèn)為大部份軍隊(duì)都"進(jìn)攻"，而且勝利了，不過同時(shí)亦發(fā)現(xiàn)將軍3號(hào)有問題。

在以上這個(gè)過程，如在節(jié)點(diǎn)總數(shù) ≥ 3有問題節(jié)點(diǎn)總數(shù) + 1 的情況下，即使其中一位將軍逃跑了，沒執(zhí)行"進(jìn)攻"，但最后仍取得勝利，但對(duì)國(guó)家造成危害(其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效對(duì)系統(tǒng)造成的危害)，亦會(huì)得知哪位將軍有問題，而在 PBFT 的共識(shí)機(jī)制下，雖然出現(xiàn)有問題的節(jié)點(diǎn)，但這是容許的，不影響最終一致性的結(jié)果，這就是所謂 PBFT 算法的流程。