PBFT实用拜占庭容错算法深入详解

PBFT即实用拜占庭容错算法，由Miguel Castro和Barbara Liskov在1999年提出，可以在作恶节点少于三分之一的情况下，保证系统的正确性（避免分叉）。与原始的BFT算法相比，算法复杂度从指数级降低到了多项式级，从而使得BFT算法的实际应用成为可能。实际上，Tenermint就是PBFT的一个简化版本的实现。

基本概念

首先了解一下几个基本概念：（从区块链的视角）

• replica：即区块链节点，提供“副本复制”服务
• client：向primary发起请求的客户端节点，在区块链中往往跟primary合二为一
• primary：区块发起者，在收到请求后生成新区块并广播
• backup：区块验证者，在收到区块后进行验证，然后广播验证结果进行共识
• view：一个primary和多个backup形成一个view，在该view上对某个区块进行共识
• sequence number(n)：由primary指定的一个数字，可以理解为区块高度
• checkpoint：如果某个sequence number对应的区块收到了超过2/3的确认，则称为一个checkpoint

另外，primary是所有节点轮流做的，每个view上都会选出一个新的primary。

三阶段协议

三阶段协议是PBFT的核心，参见下图：

从发起请求到最终收到reply，中间的共识过程需要经过3个阶段：

• pre-prepare：primary收到请求，生成新区块并广播
• prepare：所有replica收到区块后