【共识专栏】共识的分类（下）

原创

于 2021-08-02 14:08:04 发布 · 313 阅读

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#区块链 #分布式

本文深入探讨了拜占庭容错算法，从PBFT的三阶段共识流程，包括pre-prepare、prepare和commit阶段，解析了其工作原理和优势。接着介绍了HotStuff协议，它解决了PBFT视图变更的问题，降低了通信复杂度，并实现了线性视图变更。最后提到了HoneyBadgerBFT，这是一种适用于异步环境的共识协议，通过模块化方式解决原子广播问题。这些共识算法各有特点，适用于不同的区块链系统和网络环境。

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—— Part4 拜占庭容错算法 ——

▲PBFT

实用性拜占庭容错算法（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT），是一种在信道可靠的情况下解决拜占庭将军问题的实用方法。拜占庭将军问题最早由Leslie Lamport等人在1982年发表的论文[1]提出，论文中证明了在将军总数n大于3f，背叛者为f或者更少时，忠诚的将军可以达成命令上的一致，即3f+1<=n，算法复杂度为O(n^f+1)。随后Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年发表的论文[2]中首次提出PBFT算法，该算法容错数量也满足3f+1<=n，算法复杂度降低到了O(n²)。

下面介绍PBFT算法的核心共识流程[3]，如图4所示。
在这里插入图片描述图4. 三阶段共识

在请求request阶段，客户端发起请求，主节点收到客户端的请求后，将触发核心共识流程。算法的核心共识流程分为三个阶段：pre-prepare阶段，prepare阶段，commit阶段。其中，节点在prepare阶段和commit阶段各进行了一轮投票，分别对消息的合法性与待执行进行了确认。图中，c代表客户端，0、1、2、3代表节点的编号，在视图为0（view=0）的情况下，节点0是主节点，节点1、2、3为从节点。打叉的3号代表拜占庭节点，这里表现的恶意行为就是对其它节点的请求无响应。

pre-prepare阶段：主节点在收到客户端的请求后，会主动向其它节点广播pre-prepare消息<pre-prepare, v, n, D(m)>，其中，v为当前视图，n为主节点分配的请求序号，D(m)为消息摘要，m为消息本身。从节点在收到pre-prepare消息之后，会对该消息进行合法性验证，若通过验证，那么该节点就会进入pre-prepared状态，表示该请求在从节点处通过合法性验证。否则，从节点会拒绝该请求，并触发视图切