TT链共识系列3：容错范围为什么是?和?？

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你一定已经看到或听到过这样的表达，多数节点诚实的网络，可以容错少数节点的破坏行为，可以多次容错?的破坏行为。下文会解释不同网络假设下的容错范围。如你感到好奇，想要了解更详细的分析，请阅读本文。

同步、部分同步、异步

同步直觉：少数服从多数，我们希望正确的选择获得过半选票。

●通过同步网络假设，我们可以假设网络上的每个节点在经过一定时间后，都可以看到每张票，届时可以做出决定。

说明

●假设总共有n个节点，其中f个节点出现故障（作出不可预测的行为）。收到所有消息后（应用同步假设），我们希望至少有f + 1条的正确消息，超过f条的错误消息从而达成共识。

●n≥f +（f + 1）

●f≤（n-1）/ 2

●f <n / 2 —“至多?的拜占庭容错”

部分同步

直觉：一个不诚实节点可以通过给2个其他节点发送相互矛盾的消息，来欺骗其他2个节点。

由于部分同步的网络假设意味着网络延迟未知，因此互相的矛盾信息或许会无法被及时检测到。

说明

假设总共有n个节点，其中f个节点出现故障（作出不可预测的行为）。

假设一个节点收到了x条消息。

f个故障节点可能选择不发送任何消息，因此在最坏的情况下，一个节点最多将接收n-f条消息，并根据这些消息做出决策。

因此我们得到（1）x≤n-f-“最多有n-f条消息”。

在这n-f条消息中，尚不清楚哪些消息来自诚实节点，哪些来自故障节点。没有响应的节点可能不是故障节点，而只是我们因为网络延迟而没有收到消息。

因此，这n-f条消息中有f条信息可能是错误的，这意味着所有故障节点都可能发送了错误消息。

为了做出正确决定，我们必须保证这总共的n-f条消息中，至少有f + 1条正确消息，超过那f条错误消息。

因此，（2）x≥f +（f + 1）—“必须有足够多的来自非故障节点的回复，非故障节点的回复数量需要超过故障节点的回复数量”。

联立方程式（1）和（2）：

f +（f + 1）≤x≤n-f

f≤（n-1）/ 3

f <n / 3 —“至多?的拜占庭容

关于容错范围的注意事项

总结

在不知道协议基于哪种假设的情况下，谈论协议的容错性是没有意义的。当你将来比较不同协议时，请不要被这种说法误导：“我们的协议X容错率是50％，因此比容错率33%的协议Y更安全”。

活跃性和一致性

你有时可能会听到工作量证明共识机制（PoW）偏向于活跃性而不是一致性的说法。任何PoW节点都有机会挖一个新区块，并为区块链的活跃性做出贡献，而经过一定的时间后，它才具有一致性。在中本聪共识中，由于任何节点都可以制造新区块，因此活跃性是顺理成章的，而一致性则必须经过谨慎推理。

经典共识的情况则恰恰相反。一致性是基于抽屉原理的直接论证。有了?投票阈值，很明显，必须有至少?个拜占庭式的节点才能产生平票情况投票。在下面的图片中，A组和B组均获得相矛盾提案的?票数。诚实的投票者不会投反对票。因此，C组是拜占庭式的，对两个组都投票。C组必须至少包含1/3个节点，才能为相矛盾的提案创建两个2/3的多数票。

在只有诚实节点的情况下，可能会存在平票的情况（例如，A组为1/2票，B组为?票）。在这种情况下，由于没有诚实的节点会投出矛盾的票，因此A组或B组都不会获得 ? 的多数投票。没有进一步的推进机制，活跃性就停止了。因此，在经典共识中，很容易实现一致性，但很难实现活跃性。

工作量证明

因此，我们现在足够了解工作量证明（PoW）共识协议的属性。PoW是非常原始的中本聪共识协议。使用最长链的分叉选择规则，当区块被深深地写到历史记录中，区块便被最终确认。这个规则可行是因为在给定的区块上挖到的区块越多，就需要越多的“工作量”来进行分叉。该协议具有概率确定性，意味着可以高概率实现一致性。

尽管比特币论文没有做出明确的网络假设，但我们可以将协议解释为在同步网络模型中运作。区块需要在整个网络中传播，以便每个节点都可能在最近的区块之上挖矿。另一种说法说PoW不容忍分区。如果有一部分节点可以在其组中讲话但不能跨越组别互相交流，则网络是分区的。由于哈希算力是创建区块的唯一要求，因此我们可以看到PoW网络中的每个分区都能够扩展和最终确定自己的链。

最后，正如之前所说，同步网络具有至多1/2的容错能力。工作量证明确实实现了这一严格的容错率。“51％攻击”是指具有多数网络哈希算力的攻击者，在最终区块变成最新最长链之前进行分叉，从而破坏一致性。如果你了解这“51％攻击”，那么你会更加清楚工作量证明的容错问题。

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本文来源：A家社区联盟
原文标题：TT链共识系列3：容错范围为什么是?和?？

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编译者/作者：A家社区联盟

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