PBFT共识机制

在分布式系统和区块链领域，PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错） 是一种经典共识算法，旨在应对节点故障和恶意行为。

PBFT的本质

PBFT由Miguel Castro和Barbara Liskov于1999年提出，用于解决拜占庭将军问题。它确保系统在至多1/3节点发生任意故障（包括恶意行为）时仍能达成一致，适用于节点数量有限的分布式网络。

PBFT的工作原理

PBFT通过三阶段协议实现共识，假设总节点数n，最大容错节点数f，需满足n ≥ 3f + 1：

1. 预准备（Pre-prepare）：主节点接收客户端请求，分配序列号并广播提议。
2. 准备（Prepare）：各节点验证提议合法性，广播准备消息，需收到2f + 1个一致确认。
3. 提交（Commit）：节点收到2f + 1个准备确认后广播提交，达成共识并执行。

若主节点失效，视图切换（View Change）机制触发，选举新主节点。通信复杂度为O(n²)。

PBFT的优缺点

优点

• 强容错性：可容忍不超过(n-1)/3个拜占庭节点。
• 高效性：无需算力竞争，延迟低。
• 最终性：达成共识后状态不可逆。

缺点

• 扩展性差：节点数增加时通信开销激增。
• 前提条件：需已知节点身份，不适合完全开放系统。

PBFT的应用

PBFT常见于许可链，如Hyperledger Fabric的共识模块，以及Tendermint（Cosmos SDK基础）。它适用于金融、供应链等需高效一致性的场景。