PBFT：为什么2/3准备好后副本不能执行请求？为什么我们需要提交阶段？

Question

我知道此网站上存在一些问相同问题的问题。但是答案永远不清楚：

在PBFT中，为什么在准备了2/3秒后副本不能执行请求？为什么需要提交阶段？如果2/3 +1副本已同意准备，那么我认为他们可以执行请求而无需再次广播吗？

Answer 1

假设没有提交阶段：

假定副本A已准备好（ n，m ），然后立即执行 m ，而其他副本尚未准备并执行。但是，此时，会发生视图更改，并且新的主节点无法与A通信。因此，新的主节点将接受尚未准备并执行 m 的其他节点的2f + 1。 ，说明它们的最大序列号为n-1。

因此，在新视图中，主服务器可能为后续请求m'生成（n，m'），这与A的状态不同。

Answer 2

PBFT确实需要提交阶段，以确保即使在视图更改期间也要为消息m分配序列号n。这是因为，如果在接收到2f + 1 COMMITS之后在某个副本中提交了序列号为n的消息m，则该消息（n，m）将包含在NEW-VIEW消息中，从而由新的主节点重新广播到所有其他节点。 >

这个问题使我困惑了很长时间，今天我明白了。我将尝试清楚地解释它，但我建议您对本文非常熟悉，至少您应该知道“准备”“ commit_local”是什么意思。

PBFT概述

PBFT具有三种算法：

• 请求处理算法

  • 客户端使用“ id == currentView mod | R |”向主服务器发送消息
  • 三则讯息
    • 1）预先准备（n，m，v，i）。如果在视图v 中，接受者不接受序列号为n的另一个预先准备的对象，则该接受者会接受此请求。条件“在视图v中”很重要，因为它可以确保有故障的主服务器无法通过发送有故障的“预备”消息来停止副本。
    • 2）准备（n，m，v，i）。如果副本收集到足够的（2f + 1）有效的“准备”消息，则该副本已准备好。两个无故障的准备好的副本将在（n，m）上达成共识。这是因为2f + 1确保至少有一个无故障节点k，因此k无法发送不同的消息。
    • 3）提交（n，m，v，i）。如果副本达到“准备好”状态，它将广播一条Commit消息并等待另一个2f Commits。然后将其本地提交并确保至少准备了f + 1个无故障的副本。

• 查看更改

  • 为了确保生命力。
  • 消息：
    • 1）视图更改：如果节点感到超时，它将创建一个视图更改。此视图更改将带来所有已知的准备好的消息（带有证明）。为了更好地理解，我忽略了CHECKPOINT消息。
    • 2）New-View：如果新的主数据库收集2f + 1 View-Change，它将接收其中所有准备好的消息。最新准备的消息标记为“ max-s”。新的主要对象将广播，接受者将重做每个序列号。

• 垃圾收集算法

  • 一种在备份后删除日志的方法。我们不在本文中讨论。

为什么不能省略提交阶段？

提交阶段是视图更改期间安全的关键

从高层次来看，提交阶段可确保此不变性：

如果对于某些副本i，commit_local（n，m，v）为true，那么对于任何非故障副本i'，commit_local（n，m'，v + 1）为false。

证明：

在某个副本上到达Commit_local（n，m，v），我的意思是2f + 1副本（Q1）声明已准备好。这意味着Q1投票中有一些无故障的副本用于New-View消息中的View-Change。因此，在新视图消息中至少有一个准备好的消息（n，m）。该消息将与New-View消息一起广播到所有其他副本。

对于我收到“新视图”的任何副本，它可能具有两种状态：

1）它已经提交（n，m）

2）它尚未提交（n，m）。它可能正在等待COMMITS，PREPARE或什至PRE-PREPARE，无论如何。

在第二种情况下，它将针对v + 1从pre-prepare（n，m）阶段进行重新处理。因此，（n，m）在视图更改期间保持不变。总之，提交阶段将确保如果（n，m）在某个副本上已提交，则（n，m）将包含在NEW-VIEW中，因此它将在视图更改阶段发送到所有其他副本。 / p>

如果我们忽略提交阶段怎么办？

如果我们忽略提交阶段怎么办？安全性被破坏了，因为m可以在某些副本中以n提交，而另一个m'在某些其他副本中以n提交。

假设在视图v中准备好（m，n）之后，一个无故障的副本提交了请求。这意味着2f + 1个副本（Q1）声明它们已经为视图v中的（m，n）做好了准备/ p>

同时，由于网络已部分同步，因此可能尚未准备任何其他副本。超时后，将发生视图更改。

现在，由于未准备任何副本，因此某些仲裁可能不会发送序列号> = n的任何视图更改，因此在新的主max-s 回想一下接受预先准备的消息的条件！

现在，在视图更改期间，（n，m）在其他副本中提交，而（n，m'）在其他副本中提交。

结论：提交阶段确保如果（n，m）在某个副本上已提交，则（n，m）将包含在NEW-VIEW中，因此它将在视图更改阶段发送到所有其他副本。 / p>