6、分布式系统中的基础抽象与通信抽象

分布式系统中的基础抽象与通信抽象

1. 基本概念

1.1 组件表示

为避免由 k 个组件 $c_1, c_2, \cdots, c_k$ 组成的文本在解释时出现问题，使用符号 $c_1\parallel c_2\parallel\cdots\parallel c_k$ 来表示，其中 $\parallel$ 是表示位串连接的特殊符号。

1.2 签名方案与 MAC

签名方案比消息认证码（MAC）更强大。在 MAC 用于消息认证时，接收者验证消息的真实性后，无法向第三方证明该事实，因为 MAC 的规范不允许第三方验证为其他实体生成的认证器。而数字签名方案只有发送者能对信息进行认证，第三方可以自行验证发送者消息的真实性，即使消息是由有故障的接收者转发的。不过，数字签名基于公钥密码学（或非对称密码学），与对称密码原语相比，会增加相当大的计算开销。

2. 通信抽象

2.1 链路抽象

链路抽象用于表示分布式系统的网络组件。每对进程通过双向链路连接，这种拓扑结构确保了进程间的完全连通性。在实际中，不同的拓扑结构可以实现这种抽象，可能会使用路由算法。具体的架构实例包括：
- 完全连接的网状结构
- 广播介质（如以太网）
- 环形结构
- 通过网桥和路由器互连的链路网状结构（如互联网）

许多算法会细化抽象的网络视图，以利用底层拓扑的特性。进程间通过链路交换的消息是唯一的，每个消息包含足够的信息，使接收者能够唯一识别发送者。当链路用于崩溃停止或崩溃恢复进程抽象时，这个属性很容易实现；但当进程面临更严重的故障或任意故障时，网络也可能出现这些故障，此时