改进PBFT算法在以太坊共识机制中的应用与实现研究

导读： 一种改进 PBFT算法作为以太坊共识机制的研究与实现.PDF...

Linux 基金会推出的超级账本存在错误消息、延迟以及重复消息等状况，不过系统运用了改进的 PBFT 算法来达成全网共识。这本身着实是一个很值得去探讨的方面。

超级账本的错误

超级账本出现错误消息，会影响到用户体验。出现延迟消息，也会影响到用户体验。出现重复消息，同样会影响到用户体验。在某些特定场景下，可能致使业务处理受阻。会让使用者对其可靠性产生怀疑。这种错误在不同规模的使用环境中都可能出现，新老用户都会受到困扰。这使得超级账本的推广和持续发展面临挑战。

PBFT算法基础

PBFT 算法在该系统中具有关键作用。它明确了一系列概念，像系统节点集合等。在该算法中，正确节点会以一致性的方式观察群中节点的变化，以此达成一致的群，也就是视图。倘若节点有可能出现拜占庭错误，那么算法在设计时就会将这种情况考虑在内。这涉及到对节点数量、Quorum 等相关概念的定义等方面。

改进的PBFT算法的特性

改进 PBFT 共识算法，不再有节点间的协商过程。在同步区块时，采用节点搜索的方式。节点无需进行工作证明。在视图切换协议中，利用超时机制来进行操作，从而在一定程度上减轻了网络负担。这体现了算法在提高效率方面所做的努力。同时，通过区块号和上一区块的哈希值，保证了区块链添加的有序性。这些特性都是为了对区块链的工作流程进行优化。

算法的运行

主节点发生错误后，系统会在特定时间内完成视图切换。此过程需要更久的超时时间，以确保全网达成一致。并且在算法中，当某节点的区块链状态与其他节点不一致时，能够通过向视图中的 2f + 1 个节点请求来解决问题。这种运行机制的目的是保障整个区块链的正常运行。

与POW算法的算力开销验证

对 POW 共识机制进行算力使用实验，同时也对改进的 PBFT 共识机制进行算力使用实验。以太坊基于 POW 共识机制，它采用满线程运行，并且在运行之前需要提前生成 1GB 内存空间。PBFT 共识机制则是在有交易时即时进行一致性协商和区块校验，能够第一时间将相关信息记录到区块链中。通过这些可以看出不同共识机制在算力使用方面的区别。

超级账本的可持续性

超级账本存在错误消息，不过通过对算法进行改进，它具备发展潜力。超级账本面临着这样的挑战，即如何在有错误的情形下更好地提升自身的稳定性，同时向外展现出自身的性能优势。在各种不同的应用场景中，需要持续地进行优化和调整，以适应各种不同的需求。

最后问大家一个问题，从超级账本目前的情况出发，你们觉得是进行算法改进更重要，还是先把错误消息等现有的问题解决掉更重要？欢迎大家进行评论、点赞以及分享。