孙 晶 徐晓雅 赵会群

(北方工业大学信息学院 北京100144)(北方工业大学大规模流数据集成与分析技术北京市重点实验室 北京100144)

0 引 言

随着区块链技术的发展，共识机制作为区块链的核心技术，受到人们的广泛关注[1]，典型的共识算法有以下几种。Paxos算法[2]是一种基于消息传递的分布式一致性算法，通过准备阶段和协议阶段的执行，为系统选出唯一的提案，来保证每个节点执行相同的命令序列，此算法被广泛应用在Chubby、Zookeeper分布式系统中。Raft算法[3]是另外一种共识算法，通过选举一个全局的leader生产日志，并与follower进行心跳同步达成一致，其过程是对Paxos选择提案过程的重新简化。这两种算法解决的都是非拜占庭问题，而区块链技术的原理延伸到互联网中可归纳为拜占庭将军问题，即在缺少可信任的中央节点和通道情况下，分布式网络中的各节点如何达成共识。拜占庭容错算法[4]作为经典分布式共识算法被很多区块链采用, 其过程为客户端向主节点发送调用服务操作请求，主节点广播请求给副节点，副节点执行请求并向客户端返还结果，此种情况下，若客户端收到f+1个副节点发回相同的消息，则可以作为整个操作的最终结果。这种算法无需信任单个节点，还能创建网络的共识，并且保证安全性和有效时间约束[5]。上述三种共识算法都是以“少数服从多数”的投票机制来达成共识。中本聪在设计比特币区块链网络的共识机制时提出了创新的PoW(Proof of Work)工作……