PBFT①

PBFT与FLP定理解析

FLP定理

定理简介
FLP不可能性定理是分布式计算领域的一个基础理论,由迈克尔·S·菲舍尔(Michael S. Fischer)、南希·林奇(Nancy Lynch)和迈克·帕特森(Mike Paterson)在1985年提出。该定理证明了在异步网络模型中,即使只有一个节点可能发生故障,也不存在一个确定性算法能够始终解决共识问题。共识问题是指在多个进程中,即使在存在故障节点的情况下,也要使得所有非故障节点最终就某个值达成一致的问题。

一致性算法和异步共识的区别:

异步共识:

DAG(有向无环图)的异步共识算法是一种基于DAG数据结构的分布式共识机制,旨在解决传统区块链在交易速度和扩展性方面的局限性

以太坊2.0:

PBFT的缺点:通信数据量大,节点数多时不再适用

GASPER:

### PBFT的工作流程详解 PBFT种高效的拜占庭容错算法,适用于分布式系统中的状态机复制问题。其核心目标是在不超过三分之节点失效的情况下,确保系统的正常运行并达成致性[^1]。 #### 初期准备阶段 在PBFT协议启动之前,所有参与的节点都需要完成初始化工作。这些节点分为两类:个是主节点(Primary),其余的是备份节点(Backup)。主节点负责接收客户端请求并将它们分发给其他节点处理。为了防止单点故障,当当前主节点出现问题时,系统会选举新的主节点接管职责[^2]。 #### 请求提交与预准备阶段 当客户端向系统发送交易请求时,此请求会被传递至当前轮次的主节点。随后,主节点将广播条`<PRE-PREPARE>`消息连同接收到的请求数据起发送给所有的备份节点。这条消息包含了序列号以及摘要信息以便后续验证^[^1]^。 #### 准备阶段 旦某个备份节点收到了来自主节点的有效`<PRE-PREPARE>`消息后,它就会进入下个阶段——准备(`Prepare`)阶段。在此期间,该节点会回应个`<PREPARE>`消息给自己和其他所有成员表明自己已经准备好接受这个提议。只有当超过三分之二以上的节点都回复了相同的`<PREPARE>`确认之后,才能继续前进到下步[^2]。 #### 确认阶段 最后,在收集到了足够的支持票数以后(即至少达到总数目的2f+1),每个节点都会再次发出`<COMMIT>`通知告知大家他们同意此次决定。同样地,只有等到大多数参与者也都表达了相同意见的时候,整个过程才算正式结束,并且此时任意个节点都可以对外宣称完成了这次特定的操作执行^[^3]^。 通过这三个主要步骤—预准备、准备及确认,PBFT实现了即使存在少数恶意或者错误行为体也能维持整体网络稳定性的强大功能. ```python class Node: def __init__(self, id): self.id = id def pre_prepare(self, request_id, client_request): pass # Logic to broadcast PRE-PREPARE message def prepare(self, received_preprepare_message): pass # Logic to send back PREPARE messages and wait for consensus def commit(self, collected_prepares): pass # Finalize the transaction after receiving enough COMMITs from other nodes. ```
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