前言

在这篇文章中，笔者将介绍一个历久不衰的经典：PBFT。它的全名为Practical Byzantine Fault Tolerance，诞生至今已逾20年。它的发明源于分布式系统中一个著名的共识难题：拜占庭将军问题（Byzantine Generals Problem）。PBFT并不是一个针对全开放环境的共识协定——事实上在区块链出现之前，并未出现任何一个针对开放环境的拜占庭容错共识。区块链的横空出世启发了研究人员再度审视PBFT这个经典。PBFT具有一些与区块链截然不同的特性，这提供了改进区块链一些有用的思路，例如以PBFT为基础建立的权益证明（Proof-of-stake）模型。接下来的篇幅中，笔者将简介PBFT的起源背景、共识运作、正确性证明，以及PBFT与区块链不同的特性。

为什么要发明PBFT？

人类自古以来便不断追求可以永续运作的系统。一个永续的系统，首先要能够容错以避免因单一故障而停摆。一个实现容错的直觉作法就是让系统具有一定程度的冗余——让有多个具有相同组成与状态的个体同时运作，如此当故障发生时只需替换故障的个体便能保证系统继续运作。在分布式系统中，我们称这样的设计为状态机复制（State Machine Replication）。

什么是状态机？

状态机是一个抽象的黑盒子，它具有初始状态，并且在收到输入后，能依据相应的转换函数而转换至新的状态，且转换的过程是决定性的（Deterministic）——只要给定相同的初始状态及输入，必定会得到相同的输出。而由数个具有相同转换函数的状态机组成的系统即为状态机复制。

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