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从零开始学习区块链

区块链大师 编辑部  2018-04-16 00:20  www.icaidao.com
1. 传统分布式一致性算法和区块链共识过程的异同点 相同点:
  1. Append only(只能增加)
  2. 强调序列化
  3. 少数服从多数原则
  4. 分离覆盖的问题:即长链覆盖短链区块,多节点覆盖少数节点日志


不同点:
 
    1. 传统分布式一致性算法大多不考虑拜占庭容错(Byzanetine Paxos除外),即假设所有节点只发生宕机、网络故障等非人为问题,并不考虑恶意节点篡改数据的问题;
    2. 传统分布式一致性算法是面向日志(数据库)的,即更通用的情况,而区块链共识模型面向交易的,所以严格来说,传统分布式一致性算法应该处于区块链共识模型的下面一层。
  2. 区块链共识模型与传统一致性算法的关系
考虑上面的不同点,结合私有链和行业链的性质,我们有:
 
  1. 私有链:封闭生态的存储网络,所有节点都是可信任的,如某大型集团内部多数公司。
  2. 行业链:半封闭生态的交易网络,存在对等的不信任节点,如房地产行业A、B、C、D公司。
  3. 公有链:开放生态的交易网络,这层主要是为行业链和私有链提供全球交易网络。
由于私有链是封闭生态的存储网络,也就是说使用传统分布式一致性模型应该是最优的;

由于联盟行业链其半封闭半开放特性,使用Delegated Proof of XXX 是最优的,可以考虑以传统一致性算法作为基础加入拜占庭容错/安全防护机制进行改进。

公有链PoW应该仍然是最优的选择。
  传统分布式一致性算法介绍 

本文主要讨论主流的Paxos算法家族和Raft算法,这里抛砖引玉,网络上有关两者的资料非常丰富,大家可自行搜索查阅。

1. Paxos 算法家族

1998年Lamport提出Paxos算法,后续又增添多个改进版本的Paxos形成Paxos协议家族,且Paxos都有共同点是不容易工程实现。
 
 
  1. Classic Paxos :LeaderLess,又名Basic Paxos,以下均为Paxos的变种,基于CAP定律,侧重了不同方向。
  2. Cheap Paxos
  3. Egalitarian Paxos : conflicts rare
  4. Fast Paxos : Leader only when needed ,conflicts common
  5. Multi-Paxos :Leader driven
  6. Byzanetine Paxos
 

"Byzantine Paxos adds an extra message (Verify) which acts to distribute knowledge and verify the actions of the other processors".Lamport 在2011年的论文《Leaderless Byzanetine Paxos》中表示不清楚实践中是否有效,考虑Paxos本身实现的难度,此方案工程角度不是最优,但是系统角度应该是最好的。

本小节Ref:

Wikipedia_Paxos

Leaderless Byzanetine Paxos



2 Raft 算法

这是一个非常友好的算法,容易理解、实现,不过它是Strong Leadership的,也就是说,

任意包含Leader的时刻,Leader拥有完全记账权,如果此Leader节点是恶意的,后果不堪设想。

且leadership的一致性算法都有个通病,吞吐量受单个节点的限制,这点在Raft身上体现尤甚。

Raft算法简介:https://raft.github.io/

Raft算法动态演示:http://thesecretlivesofdata.com/raft/


3. 其他

VRR(Viewstamped Replication Revisited)
这也是一个基于leadership的一致性算法,相比上述其他算法,它的优点是延迟最小。

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