1. 啥是分布式系統(tǒng)

當(dāng)我們評價(jià)一個新的事物或者介紹一個新的技術(shù)的時(shí)候缎浇，我們不能架空歷史和環(huán)境港令，新的事物不可能脫離歷史和環(huán)境憑空誕生焰望。任何新的事物和新的技術(shù)總是或多或少的，與舊的事件以及過去的技術(shù)有所關(guān)聯(lián)曲秉，或是他們的衍生品采蚀。所以我們談到區(qū)塊鏈共識的時(shí)候，就需要從計(jì)算機(jī)專業(yè)中的分布式系統(tǒng)來講起承二，因?yàn)閰^(qū)塊鏈說來說去榆鼠，它也只是分布式系統(tǒng)中的一類而已。

分布式系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中定義為：組件分布在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上亥鸠，組件通過傳遞消息進(jìn)行通信和動作協(xié)調(diào)的系統(tǒng)妆够。這里的組件可以粗略的認(rèn)為就是一個軟件，或者某個軟件的可獨(dú)立運(yùn)行的一部分负蚊。這里面隱含的說明了分布式系統(tǒng)的三個特征：組件的并發(fā)行神妹，缺乏全局時(shí)鐘、組件故障的獨(dú)立性家妆。我們區(qū)塊鏈既然是一種分布式系統(tǒng)鸵荠，這三個特征也都是存在的。我們經(jīng)常說區(qū)塊鏈的系統(tǒng)中沒有一個同一的時(shí)間伤极，區(qū)塊鏈應(yīng)用無法獲得一個當(dāng)前的時(shí)間蛹找，這就是分布式系統(tǒng)的特征之一嵌赠，缺乏全局時(shí)鐘。

分布式系統(tǒng)幾乎無所不在熄赡，從信息領(lǐng)域來說，Google的服務(wù)器集群齿税，我們當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)彼硫，大型的多人在線游戲，銀行的金融交易系統(tǒng)以及我們的區(qū)塊鏈系統(tǒng)等等凌箕，無一例外都是分布式系統(tǒng)拧篮，現(xiàn)在還能找到不處于某個分布式系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)么？很少牵舱！而我們身邊的生活場景中串绩，也是存在很多的分布式系統(tǒng)，跨地理區(qū)域的全國投票選舉芜壁，地理分布的多個朋友協(xié)商聚會礁凡，一個蟻群中多個螞蟻相互通知食物的位置等等。

2. 啥是分布式系統(tǒng)的共識

分布式系統(tǒng)對外可以提供統(tǒng)一的服務(wù)慧妄。在這里顷牌，如果想讓分散在不同計(jì)算機(jī)的組件協(xié)調(diào)起來，我們需要有一個機(jī)制能夠協(xié)調(diào)這些組件塞淹，我們把這個機(jī)制叫做分布式系統(tǒng)的共識窟蓝，區(qū)塊鏈的共識是我們分布式系統(tǒng)共識的一種。

3. 關(guān)于分布式系統(tǒng)的分類

分布式系統(tǒng)中的概念非常多饱普，在這里面我們介紹和區(qū)塊鏈共識相關(guān)的兩組概念运挫。第一組概念是同步和異步，我們可以把分布式系統(tǒng)按照同步和異步分成兩類套耕。對于同步的分布式系統(tǒng)谁帕，我們描述為處于分布式系統(tǒng)的不同計(jì)算機(jī)之間通信，消息不丟失而且秒到冯袍，也就是說通信即快而可靠雇卷。而異步的分布式系統(tǒng)是通信不可靠，分布式系統(tǒng)中的不同計(jì)算機(jī)之間相互發(fā)送消息颠猴，消息有延遲而且也可能丟失关划。我們可以認(rèn)為我們的內(nèi)部局域網(wǎng)是一個同步系統(tǒng)，大的互聯(lián)網(wǎng)是一個異步系統(tǒng)翘瓮，前者通信無延遲且可靠贮折，后者通信慢而且消息可能丟失。

第二組和區(qū)塊鏈共識相關(guān)的分布式系統(tǒng)概念是拜占庭容錯（BFT资盅，Byzantine Fault Tolerant）调榄，即可以容忍拜占庭錯誤(BF, Byzantine Fault)的分布式系統(tǒng)共識（即使存在拜占庭錯誤踊赠，分布式系統(tǒng)還可以正常工作），所謂的拜占庭錯誤每庆，即分布式系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)（節(jié)點(diǎn)）不但有可能產(chǎn)生故障還有可能產(chǎn)生錯誤筐带。這里故障只是不響應(yīng)或者停機(jī)，而錯誤是指計(jì)算機(jī)（節(jié)點(diǎn)）有可能發(fā)送錯誤的消息缤灵。我們也可以理解為兩軍對戰(zhàn)伦籍，其中一方出現(xiàn)了叛徒，出現(xiàn)叛徒的一方的問題就定義為拜占庭錯誤腮出。所以我們可以從這個角度把分布式系統(tǒng)來分為：拜占庭容錯的分布式系統(tǒng)和非拜占庭容錯的分布式系統(tǒng)帖鸦。

我們從上面的兩組概念中可以把分布式系統(tǒng)劃分為以下四類：

4. 回到正題：區(qū)塊鏈共識

如果我們想按照上面的分布式系統(tǒng)分類來劃分區(qū)塊鏈的話，我們可以把區(qū)塊鏈簡單的劃分為一種異步的拜占庭容錯的分布式系統(tǒng)胚嘲。為什么是拜占庭容錯的分布式系統(tǒng)作儿，是因?yàn)閰^(qū)塊鏈中是假設(shè)參與的計(jì)算機(jī)或者節(jié)點(diǎn)是有壞人的，它們會發(fā)錯誤消息和假消息馋劈，所以區(qū)塊鏈中是存在拜占庭錯誤的攻锰，可以推出區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€拜占庭容錯的分布式系統(tǒng)。當(dāng)然由于區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植荚谖覀兊幕ヂ?lián)網(wǎng)上妓雾，按照上面的定義我們認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)是一個異步分布式系統(tǒng)口注，所以區(qū)塊鏈也是一個異步分布式系統(tǒng)。

5. 題外話：關(guān)于異步分布式系統(tǒng)的共識

關(guān)于異步式分布式系統(tǒng)的共識君珠，有這樣一個基礎(chǔ)的結(jié)論寝志，F(xiàn)LP不可能原理。是在1985年由Fischer, Lynch 和 Patterson三位計(jì)算機(jī)科學(xué)家策添，提出了一個FLP不可能原理：“在網(wǎng)絡(luò)可靠的前提下材部，任意節(jié)點(diǎn)失效，一個或者多個的最小化異步模型系統(tǒng)中唯竹，不可能存在一個解決一致性問題的確定性算法乐导。即如果存在任意節(jié)點(diǎn)失效的情況下，就無法完全保證分布式系統(tǒng)可以達(dá)到同步”浸颓。我們可以理解為認(rèn)為完全異步的分布式系統(tǒng)是無法達(dá)到共識的物臂。所以我們區(qū)塊鏈的共識機(jī)制或多或少的對異步式分布式系統(tǒng)加了一些限制條件，比如pBFT共識算法产上，它假設(shè)節(jié)點(diǎn)之間消息節(jié)點(diǎn)有延遲棵磷，但是在有限時(shí)間內(nèi)是可以達(dá)到的。所以我們區(qū)塊鏈為了達(dá)到共識晋涣，也是有一點(diǎn)限制條件的異步分布式系統(tǒng)仪媒。