【go共识算法】-PBFT

时间 2019-11-10

标签 go共识算法 pbft 繁體版

原文原文链接

实用拜占庭容错系统介绍

由来

原始的拜占庭容错系统因为须要展现理论上的可行性而缺少实用性。另外，算法的复杂度也是随节点的增长而呈指数级增长。实用拜占庭容错系统（Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT）下降了拜占庭协议的运行复杂度，从指数级别下降到多项式级别，使拜占庭协议在分布式系统中应用成为可能。git

什么是实用拜占庭容错系统

实用拜占庭容错系统是一类“状态机”拜占庭系统（这里的状态机能够理解为“系统状态”，以区块链记帐为例，系统每新增一个区块，帐本就更新到一个新的状态。前面讲过，拜占庭容错系统是一个强一致性协议，每次记帐后系统都会达成新的状态。），要求系统全部节点共同维护一个状态，全部节点采起的行动一致。github

实用拜占庭容错系统须要运行三类基本协议：算法

一致性协议：解决如何达成共识
检查点协议：相似于操做系统的还原点
视图更换协议：系统的每一个服务器节点在一样的配置信息下工做，该配置信息被称为“视图”。配置信息由主节点肯定，主节点更换，视图也随之变化。

咱们主要关注支持系统平常运行的一致性协议。json

PBFT 的一致性协议

一致性协议至少包含请求（request）、序号分配（pre-prepare）、响应（reply）三个阶段。根据协议设计的不一样，可能包含相互交互(prepare) 、序号确认(commit)等阶段。服务器

PBFT系统一般假设故障节点个数为m个，而整个服务节点数为3m+1个。
app

上图显示了一个简化的 PBFT 的协议通讯模式，其中C为客户端，N0~N3为服务节点，N0为主节点，N3为故障节点。协议的节本过程以下：curl

Request：客户端发送请求，激活主节点的服务操做
当主节点接收请求后，启动三阶段的协议以向各从节点广播请求分布式
- Pre-Prepare：主节点给请求赋值一个序列号n，广播序号分配消息和请求消息，并构造PRE-PREPARE消息给各从节点
- Prepare：从节点接收PRE-PREPARE消息，并向其余服务节点广播PREPARE消息
- Commit：各节点对视图内的请求和次序进行验证后，广播COMMIT消息，执行收到的客户端的请求并给客户端以响应
Reply：客户端等待来自不一样节点的响应，如有m+1个响应相同，则该响应即为运算的结果

PBFT 演示

在 n ≥ 3m + 1 的情況下一致性是可能解決的，其中，n为总节点数，m为恶意节点总数。咱们模拟一下PBFT：
n = 4, m = 0区块链

节点	获得数据	最终结果
A	1111	1
B	1111	1
C	1111	1
D	1111	1

n = 4, m = 1测试

节点	获得数据	最终结果
A	1110	1
B	1101	1
C	1011	1
D	0111	1

n = 4，m = 2

节点	获得数据	最终结果
A	1100	1
B	1001	1
C	0011	1
D	0110	1

go 实现简单PBFT

下载代码

git clone https://github.com/bigpicturelabs/consensusPBFT.git

编译

go build main.go

测试

新打开 5 个终端

./main Apple

./main MS

./main Google

./main IBM

curl -H "Content-Type: applicaton/json" -X POST -d '{"clientID":"ahnhwi","operation":"GetMyName","timestamp":859381532}' http://localhost:1111/req