区块链分布式网络故障节点难题如何破？PBFT作用几何？

区块链世界的合规托管基石

在区块链技术里，存在一个问题，那就是当分布式网络中有故障节点时，怎样才能达成共识呢 ？实用拜占庭容错也就是PBFT，它能起到很大作用，就如同给系统穿上了防弹衣一般 。这种算法有个特点，在不超过三分之一的节点作恶的情况下，网络依旧可以正常运行 。你留意到了吗 ？像Hyperledger Fabric这类企业级区块链平台，都在采用PBFT 。它正逐渐成为联盟链的首选共识机制 。

PBFT如何解决将军难题

拜占庭将军问题所描述的，是分布式系统里节点有可能传递错误信息的状况。PBFT借助三阶段投票，也就是预准备、准备、确认这三个阶段，来保证诚实节点达成一致。每个节点都要对其他节点的签名进行验证，这就如同小组讨论时一定要核对每个人的身份一样。2014年IBM的研究表明，PBFT能够在3秒内达成100个节点的共识，相比早期算法快10倍。

联盟链中的实战派

中国区块链服务网络（BSN）采用了改进后的PBFT算法。2023年深圳税务局开出的区块链电子发票，其背后是基于PBFT的信任机制。蚂蚁链的开放联盟链数据表明，PBFT能将交易确认时间控制在2秒内，故障节点容忍度达到33%。这与比特币的10分钟确认时间相比，是不是形成了鲜明对比？

开发者眼中的双刃剑

某金融科技公司CTO向我们透露，PBFT显著优势大的优势是具有确定性终局性，在此情况下交易不会被回滚 。但另一位区块链架构师也指出痛点，即当节点数量超过100时，通讯开销会呈指数级增长，对此他们正在尝试结合BLS签名进行优化 。目前微众银行的FISCO BCOS通过群签名技术，已将PBFT性能提升了40% 。

性能与分布式账本的平衡木

根据IEEE2022年的报告，PBFT在有20个节点的联盟链里，TPS能达到3000，不过扩展到50个节点时，就会降到800。这就解释了为何采用PBFT的R3 Corda平台建议把节点数控制在15到20个。有意思的是，新出现的像HotStuff这样的变种算法正试图突破这个瓶颈，摩根大通的显著优势新测试表明其吞吐量提高了2倍。

下一代共识的进化方向

研究人员着手探索PBFT与PoS的混合模式，这类似于NEO3.0的dBFT机制 。2024年即将上线的央行数字货币跨境结算网络，据说采用了分层PBFT设计 。随着量子计算不断发展，抗量子签名的PBFT改进方案成了学术热点 ，你对这种传统算法的持续进化持看好态度吗？