为什么PBFT中需要2f+1
作者：互联网
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0. 写在前面
关于PBFT中为什么需要2f+1个Prepare/Commit的问题，网上其实有很多博客和文献来阐述，如这篇博客PBFT中的几个重要参数以及这本书"Introduction to reliable and secure distributed programming"。
这些博客和文献大都采用了比较理论的证明方式，使用了Quorum的概念。即拜占庭网络中的Quorum值是2f+1，因此PBFT中必须使用2f+1这个参数。这种证明方式总的来说是比较抽象的。
本文和上面那些博客和文献不同，打算用通俗易懂的例子进行说明。具体来说，是通过举一些反例，即：如果少于2f+1会怎么样？
1. Prepare阶段为何需要2f+1?
Prepare阶段时，为何要确认接收到了2f+1条消息
答：
主要是考虑到Primary节点的作恶问题。
- 若
Primary节点是诚实的，f+1就足够了 - 考虑到
Primary节点可能会作恶，必须要收到2f+1条消息。假如只要求收到2f条消息：Primary节点是作恶的，另外还有f-1个节点也是作恶的（假设这f个恶意节点构成集群B），剩下的2f+1个节点都是正确的。那么Primary节点坑会给f个正确节点发送a=1的PrePrepare消息（假设这f个正确节点构成集群C），给另外f+1个正确节点发送a=2的PrePrepare消息（假设这f个正确节点构成集群D）。同时，另外集群B中的恶意节点也会给集群C中的正确节点发送a=1的Prepare消息，给集群D中的f+1个正确节点发送a=2的Prepare消息。集群C和集群D中的节点也都会向彼此发送Prepare消息。此时，对于集群C中的节点，其可能收到1个a=1的PrePrepare消息，f-1个a=1的Prepare消息（从集群B收到），和f个a=1的Prepare消息（从集群C中收到，包括自己的）。总计2f条消息，从而得到a=1的结论。另一方面，对于集群D中的节点，其可能收到1个a=2的PrePrepare消息，f-1个a=2的Prepare消息（从集群B收到），和f+1个a=2的Prepare消息（从集群D中收到，包括自己的）。总计2f+1条消息，从而得到a=2的结论。也即集群C和集群D中的节点得出了不一样的结论，没能达成共识。
2. Commit阶段为何需要2f+1?
说到这里，另外一个疑问是：既然Prepare阶段已经去除了Primary作恶的影响了，为什么到了Commit阶段还是要求2f+1呢？
答：这需要首先回顾一下上一篇博客中关于Commit阶段必要性的分析。简而言之：Commit阶段配合View Change机制保证了节点状态在不同的View中也可以保持一致。
基于该理解，之所以Commit阶段也要求收到2f+1个Prepared消息，是因为恶意节点可能在当前View中发送了Prepared数据，但在View Change的时候故意不发送该Prepared数据。
举例来说：假设PBFT集群中有4个节点：A、B、C、D，其中节点D是恶意节点，并且假设上一轮View中，A是主节点。如果只需要2f个Prepared数据，节点C在收到D的Prepared数据后，加上自己的Prepared数据就达到了2f个的计数，从而提交了（也即执行了相应的交易）。此时A和B都还没有到达Prepared状态。并且，在此时发生了View切换的操作，下一个主节点是B。B节点收到了包括自己、A和D的VIEW-CHANGE消息后，就发起了NEW-VIEW消息。但由于A和B都未在上一轮View中到达Prepared状态，因而其VIEW-CHANGE消息中不包含相应的Prepared数据；而D是恶意节点，故意在VIEW-CHANGE消息中不包含相应的Prepared数据。因此，上一轮在节点C中Commit了的数据在新的View中，未能被NEW-VIEW包含，从而可能在后期被其他节点执行矛盾交易，造成集群中节点状态的不一致。
参考文献
- 实用拜占庭容错算法（PBFT）
- PBFT中的几个重要参数
- Cachin C, Guerraoui R, Rodrigues L. Introduction to reliable and secure distributed programming[M]. Springer Science & Business Media, 2011.
标签：PBFT,为什么,Prepare,Prepared,2f,集群,消息,节点 来源： https://blog.csdn.net/u014633283/article/details/112517885