28、分布式系统中的共识算法：随机化与拜占庭容错

分布式系统中的共识算法：随机化与拜占庭容错

在分布式系统中，共识算法是确保多个进程达成一致决策的关键机制。本文将深入探讨几种常见的共识算法，包括随机化二进制共识算法、大域随机化共识算法以及拜占庭共识算法。

1. 通用硬币抽象

通用硬币抽象是分布式系统中常用的工具，可通过本地计算或分布式算法实现。以下是两种常见的实现方式：
- 独立选择硬币 ：每个进程在释放硬币时，根据均匀分布从集合 B 中随机选择一个值并输出。如果域为一位，则实现了一个 2−N+1 匹配的通用硬币，因为每个进程选择某个 b 的概率为 2−N，其中 b ∈{0, 1}。
- 信标硬币 ：一个外部可信进程（信标）定期选择一个不可预测的随机值，并在预定时间广播。当算法访问一系列通用硬币抽象时，每个进程接收信标发送的第 k 个随机值并输出。这种硬币总是匹配，但在异步系统中很难集成到分布式算法中。

2. 随机化二进制共识算法

随机化二进制共识算法依赖于多数正确进程来推进，并使用通用硬币抽象来终止和达成一致。算法在顺序轮次中运行，每个轮次包括两个阶段：

第一阶段 ：

# 算法 5.12：随机化二进制共识（第一阶段）
Implements:
    RandomizedConsensus, instance rc, with domain {0, 1}.
Uses:
    BestEffortBroadcast, instance beb;
    ReliableBr