區塊鏈共識演算法 二 拜占庭容錯演算法 BFT

2021-09-12 11:02:16 字數 1659 閱讀 4085

1.拜占庭將軍問題簡介

拜占庭將軍問題(byzantine generals problem),主要指分布式對等網路節點間的通訊容錯問題。

2.bft簡介

bft(byzantine fault tolerance),即拜占庭容錯,是分布式計算領域的容錯技術,拜占庭容錯**於拜占庭將軍問題。

拜占庭將軍問題是對現實世界的模型化,由於硬體錯誤、網路擁塞或中斷以及遭到惡意攻擊等原因,計算機和網路可能出現不可預料的行為。拜占庭容錯技術被設計用來處理現實存在的異常行為,並滿足所要解決的問題的規範要求。

區塊鏈網路環境符合拜占庭將軍問題模型,有執行正常的伺服器(忠誠的拜占庭將軍),有故障的伺服器,還有破壞者的伺服器(叛變的拜占庭將軍)。共識演算法的核心是在正常的節點間形成對網路狀態的共識。

通常,發生故障的節點被稱為拜占庭節點,而正常的節點為非拜占庭節點。

拜占庭容錯系統是乙個擁有n臺節點的系統,整個系統對於每乙個請求,滿足以下條件:

a、所有非拜占庭節點使用相同的輸入資訊,產生同樣的結果;

b、如果輸入的資訊正確,那麼所有非拜占庭節點必須接收這個資訊,並計算相應的結果。

拜占庭系統普遍採用的假設條件包括:

a、拜占庭節點的行為可以是任意的,拜占庭節點之間可以共謀;

b、節點之間的錯誤是不相關的;

c、節點之間通過非同步網路連線,網路中的訊息可能丟失、亂序並延時到達,但大部分協議假設訊息在有限的時間裡能傳達到目的地;

d、伺服器之間傳遞的資訊,第三方可以嗅探到,但是不能篡改、偽造資訊的內容和驗證資訊的完整性。

原始的拜占庭容錯系統由於需要展示其理論上的可行性而缺乏實用性。另外,還需要額外的時鐘同步機制支援,演算法的複雜度也是隨節點增加而指數級增加。

1、pbft演算法簡介

pbft(practical byzantine fault tolerance),即實用拜占庭容錯演算法,由miguel castro和barbara liskov在2023年發表的**《practical byzantine fault tolerance》中提出。pbft演算法可以工作在非同步環境中,並且通過優化解決了原始拜占庭容錯演算法效率不高的問題,將演算法複雜度由指數級降低到多項式級,使得拜占庭容錯演算法在實際系統應用中變得可行,目前已得到廣泛應用。pbft演算法可以在失效節點不超過總數1/3的情況下同時保證safety和liveness。

pbft 演算法採用密碼學相關技術(rsa 簽名演算法、訊息驗證編碼和摘要)確保訊息傳遞過程無法被篡改和破壞。

2、pbft演算法原理

參考:(1). byzantine fault:

(2). lamport, l.; shostak, r.; pease, m. (1982). 「the byzantine generals problem」 :

(3). 「practical byzantine fault tolerance」 by miguel castro and barbara liskov. in third symposium on operating systems design and implementation (osdi), (new orleans, louisiana), feb. 1999. :

共識演算法4 (bft)

共識演算法-bft

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PBFT 拜占庭容錯演算法

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