TT链共识系列2：共识协议要求底层网络提供的假设

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在接下来的两节中，我们会介绍一些背景知识来帮您正确理解我们是如何得出上面提到的?和?的容错率的结论的。

议拜占庭错误和故障错误

为方便各位理解，我们先来区分两种类型的故障。

故障错误

即便是最好的服务器，也没法100%保证会一直正常运行。因此，任何可靠的分布式系统，都必须有解决故障错误的能力。出现故障的节点会停止信息响应，并可能会丢失数据。因此，具有故障容错能力的共识协议必须能处理随时可能离线的节点，并且允许它们从非故障节点中恢复数据。故障容错共识协议的例子包括Raft协议、Zookeeper协议。Raft协议很简单，通常在共识入门课程中讲授。该交互式教程是很好的学习Raft协议和共识协议的资源。

拜占庭错误

拜占庭式节点在网络中的行为不可预测，包括或许会作恶，不发送消息、故意向其他节点发送误导性消息。当发生拜占庭错误时，网络中不同的观察者看到的现象会有所不同。由于网络首先必须就哪个部分出错达成共识，才能宣布这部分出现故障，因此很难判定作恶节点出现故障并将其关闭。拜占庭错误这一术语源自拜占庭将军问题。在该问题中，参与者必须在战略上达成共识，以免发生灾难性的系统故障。?其中一些参与者可能是叛徒，有意破坏一致的战略。

故障容错算法可以容忍高达一定阈值的故障错误。拜占庭式容错算法能够容忍高达一定阈值的拜占庭式错误故障。就区块链共识而言，我们可以把拜占庭式错误想成是是网络上的作恶节点试图双花攻击或者意图使链停止运行。

你可能会注意到经典共识协议有时也称为“ 拜占庭容错（BFT）共识”协议。?这种用法很普遍，不过具有误导性。中本聪共识协议其实也可以容忍拜占庭错误但从普遍意义上讲，大家通常并不把中本聪共识称为拜占庭容错（BFT）共识协议。因此，我们鼓励改用“经典共识”的说法。

同步、部分同步、异步

同步、部分同步、异步，这些是共识协议要求底层网络提供的假设。

（1）同步

中本聪共识，有时也称为“链式”共识，多数使用中本聪优雅的“分叉时选择最长链”这一规则，以能高概率达成共识。

同步模型假设所有消息延迟都有一个已知的上限。也就是说，所有消息都必须在一定时间内完成传递，并且网络中的所有参与者都知道传递消息需要多长时间。

最多可以承受?的拜占庭式错误

事实证明，具有严格限制条件的同步网络模型可能会过于严格。有着细微差别的弱同步模型是更为实用的选择。

（2）部分同步

●?部分同步有时也称为部分异步。

●?部分同步模型假设网络延迟的范围未知，我们预先不知道界限是什么。该系统大多数情况下都表现为同步，但有时可能会发生超出范围的网络延迟。

●?部分同步模型是相对现实的。?现实生活中，系统确实会发生未知的延迟。我们可以假设网络基础设施足够可靠，最终一定会成功传递消息。

●?最多可以承受?的拜占庭式错误

（3）异步

●?异步模型假设即使在功能正常的节点之间，网络延迟也没有限制。没有通用的全球时钟，因此算法无法做出时序假设，也不会使用超时。

● FLP 不可能原理证明，只要存在单个故障节点，我们就不可能创建出一个可以保证在任何有限时间内都一定能达成共识的算法。

●?也就是说，我们无法同时满足活跃性和一致性。

●?事实上，确实存在（随机）算法可以在T秒内达成共识，并且随着T的增长，概率呈指数式增长且接近1。

●?换句话说，在异步模型下，如周围有作恶节点，那么确定性算法甚至都无法就单个比特的值（0或1）达成一致。

●?确定性算法可以容忍0％的故障，而概率算法可以容忍多达1/3个故障。

特别说明

在实践中，需要根据特定环境正确选择共识算法和基础共识协议。例如，如果需要1/2容错，并且假设的最大网络延迟很高或基础网络非常可靠（如私人网络），那么同步网络假设可能是合适的。

你可能会听说过，异步和部分同步协议的性能比同步协议的更高。根据网络的假设，同步协议在达成共识之前，通常会等待一段时间才能接到所有信息。而异步协议在达到某些消息阈值后立即做出决定。但是需要注意的是这些不是定律，的确存在具有“异步级别性能”的同步协议。

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编译者/作者：A加社区联盟

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