十问PBFT算法

最新推荐文章于 2025-07-08 23:16:40 发布

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#PBFT #consensus #distributed computing

PBFT是首个在弱同步网络下实现的BFT算法，通过三次通信轮次达成一致性。核心是确保(f+1)个节点回复一致结果，避免拜占庭节点影响。算法基于消息传递，N=3f+1的设定保证了容错性，同时牺牲了部分性能。CAP定理中，PBFT侧重一致性，当故障节点超f时，系统停止处理请求。

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(1) 什么是PBFT算法？

PBFT是BFT类中首个工作在弱同步网络下的实用算法，该算法是基于消息传递的一致性算法，在弱同步网络下，算法经过三阶段（两次投票）可以达成一致性，算法复杂度为O(N^2)，在无法达成一致性时，重复执行这些阶段，直至超时。PBFT算法由一致性协议，检查点协议，视图更换协议组成。PBFT是很多区块链项目【Tendermint，hashgraph等】共识算法的基础。

其他实用的BFT算法

(2) 大家脱口而出的公式N=3f+1是怎么得来的？

记系统中拜占庭节点数为f，记N为系统中总的节点数，其中non-faulty节点的数量需满足：#(non-faulty)=N-f-f>f，这个不等式的含义是正常运作【即遵守协议步骤，及时响应相关消息】的节点数需要大于拜占庭节点数。不等式左边的2个f分别表示f个faulty节点【不响应1】和f个non-faulty节点【不响应2】。显然，N>3f。因此N的最小取值是N_min=3f+1。

不响应1：faulty节点不响应很正常，有可能宕机或存心不响应

f个non-faulty不响应可能是1）pre-prepare阶段没有收到primary的消息【可能是faulty节点延迟消息，也可能是消息丢失,…】；2）prepared阶段没有收到（至少）2f+1个一致的投票（其中包括自己的投票）。
##(3) 系统中总的节点数最好满足N=3f+1。
因为多余的节点并没有提升容错能力，反倒是因为需要交换更多的消息降低了性能。因此，建议在拜占庭容错的场景