拜占庭將軍問題
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拜占庭將軍問題,主要為了解決在已知有成員不可靠的情況下,其余忠誠的將軍需要在不受叛徒或間諜的影響下達(dá)成一致的協(xié)議的問題预茄。
共識難題送滞,也就是如何在可能有誤導(dǎo)信息的情況下,采用合適的通訊機(jī)制事镣,讓多個將軍達(dá)成共識,制定一致性的作戰(zhàn)計(jì)劃?
解決方法1:口信消息型拜占庭問題之解
如果叛將人數(shù)為 m惑折,將軍人數(shù)不能少于 3m + 1 授账,那么拜占庭將軍問題就能解決了。
這個算法有個前提惨驶,也就是叛將人數(shù) m白热,或者說能容忍的叛將數(shù) m,是已知的粗卜。在這個算法中屋确,叛將數(shù) m 決定遞歸循環(huán)的次數(shù)(也就是說,叛將數(shù) m 決定將軍們要進(jìn)行多少輪作戰(zhàn)信息協(xié)商)续扔,即 m+1 輪(所以攻臀,你看,只有魏是叛變的纱昧,那么就進(jìn)行了兩輪)刨啸。你也可以從另外一個角度理解:n 位將軍,最多能容忍 (n - 1) / 3 位叛將识脆。
不過设联,這個算法雖然能解決拜占庭將軍問題,但它有一個限制:如果叛將人數(shù)為 m灼捂,那么將軍總?cè)藬?shù)必須不小于 3m + 1离例。
解決方法2:簽名消息的拜占庭問題之解
簽名就好比將軍的印章、虎符等信物悉稠,并且必須滿足以下條件:
- 忠誠將軍的簽名無法偽造宫蛆,而且對他簽名消息的內(nèi)容進(jìn)行任何更改都會被發(fā)現(xiàn);
- 任何人都能驗(yàn)證將軍簽名的真?zhèn)巍?/li>
簽名消息的拜占庭問題之解偎球,也是需要進(jìn)行 m+1 輪(其中 m 為叛將數(shù))洒扎。你也可以從另外一個角度理解:n 位將軍,能容忍 (n - 2) 位叛將(只有一位忠將沒有意義衰絮,因?yàn)榇藭r不需要達(dá)成共識了)袍冷。
分布式場景下的容錯
拜占庭將軍問題描述的是最困難的,也是最復(fù)雜的一種分布式故障場景猫牡,除了存在故障行為胡诗,還存在惡意行為的一個場景。你要注意淌友,在存在惡意節(jié)點(diǎn)行為的場景中(比如在數(shù)字貨幣的區(qū)塊鏈技術(shù)中)煌恢,必須使用拜占庭容錯算法(Byzantine Fault Tolerance,BFT)震庭。除了故事中提到兩種算法瑰抵,常用的拜占庭容錯算法還有:PBFT 算法,PoW 算法器联。
計(jì)算機(jī)分布式系統(tǒng)中二汛,最常用的是非拜占庭容錯算法婿崭,即故障容錯算法(Crash Fault Tolerance,CFT)肴颊。CFT 解決的是分布式的系統(tǒng)中存在故障氓栈,但不存在惡意節(jié)點(diǎn)的場景下的共識問題。 也就是說婿着,這個場景可能會丟失消息授瘦,或者有消息重復(fù),但不存在錯誤消息竟宋,或者偽造消息的情況提完。常見的算法有 Paxos 算法、Raft 算法袜硫、ZAB 協(xié)議