区块链之拜占庭容错算法——Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT)

实用拜占庭容错算法（PBFT）是由 Barbara Liskov 和 Miguel Castro 于 90 年代末提出的一种共识算法。原论文链接如下：

http://pmg.csail.mit.edu/papers/osdi99.pdf

pBFT 被设计为在异步（响应请求的时间没有上限）系统中高效运行。它针对低开销时间进行了优化。其目标是解决现有拜占庭容错解决方案中存在的许多问题。应用领域包括分布式计算和区块链。

PBFT在保证可用性和安全性（liveness & safety）的前提下，提供了(n-1)/3的容错性，意思就是如果系统内有n台机子，那么系统最多能容忍的作恶/故障节点为(n-1)/3个。（作恶节点可以不响应或者回应错误的信息）。

也就是说为了保证pbft算法的正确性，节点总数量n和作恶节点数量f必须满足n > 3f，如何证明呢？

我们在设计异步通信算法的时候，我们不知道那f个节点是恶意节点还是故障节点，这f个节点可以不发送消息，也可以发送错误的消息，所以在设计阈值的时候，我们要保证必须在n-f个状态复制机的沟通内，就要做出决定；而且我们并不知道，这n-f个里面有几个是作恶节点，我们必须保证正常的节点大于作恶节点数。所以有 n-f-f > f，从而得出了n > 3f。

一、拜占庭将军问题

Byzantine Generals' Problem 拜占庭将军问题在 1982 年微软研究院由 LESLEY LAMPORT、ROBERT SHOSTAK 和 MARSHALL PEASE 撰写的论文中得到了恰当的解释：

想象一下，拜占庭军队的几个分队在敌对城市外扎营，每个分队由各自的将军指挥。将军们只能通过信使互相通信。在观察了敌人之后，他们必须制定一个共同的行动计划。然而，一些将军可能是叛徒