62、分布式系统中的共识与协议算法解析

分布式系统中的共识与协议算法解析

在分布式系统中，共识和协议算法起着至关重要的作用。这些算法能够确保在存在故障或恶意进程的情况下，系统中的各个进程仍能就某些值达成一致。本文将深入探讨多种共识和协议算法，包括它们的原理、复杂度以及在不同系统环境下的应用。

1. 同步系统中的算法

在消息传递的同步系统中，存在多种共识算法，以下将介绍两种典型的算法。

1.1 Oral_Msg算法

在图14.6（a）中，调用Oral_Msg（x）的指挥官是忠诚的，因此所有忠诚的进程都有相同的估计值。尽管3x个进程的子系统中有x个恶意进程，但所有忠诚的进程从一开始就有相同的视图。即使在Oral_Msg的每次嵌套调用中这种情况都会重复，即使经过x轮，在这些进程中，忠诚的进程占简单多数，因此多数函数可以使它们对忠诚指挥官的值保持相同的共同视图。

而在图14.6（b）中，调用Oral_Msg（x）的指挥官可能是恶意的，并且可以向忠诚的进程发送冲突的值。3x个进程的子系统中有x - 1个恶意进程，但所有忠诚的进程从一开始就没有相同的视图。

该算法的复杂度方面，需要f + 1轮，需要指数级的本地内存，并且消息数量为：
[
\begin{align }
&(n - 1)+(n - 1)(n - 2)+\cdots+((n - 1)(n - 2)\cdots(n - f - 1))
\end{align }
]

1.2 阶段国王算法（Phase - king Algorithm）

Lamport–Shostak–Pease算法需要f