区块链分布式系统面临一致性问题及共识算法的理论知识解析

区块链分布式系统面临一致性问题及共识算法的理论知识解析共识机制已经成为了目前区块链系统性能提升的关键瓶颈。

单一的共识算法均存在各种问题，如PoW算法存在消耗大量计算资源及性能低下的问题，PoS或DPoS存在“富豪统治”问题，融合多种共识算法优势的想法正受到越来越广泛的关注。

分布式系统面临的挑战区块链是一个分布式系统，分布式系统碰到的第一个问题就是一致性问题。

在分布式系统中，一致性是指：对于系统中的多个服务节点，给定一系列操作，在协议（往往通过某种共识算法）保障下，试图使得他们对处理结果达成某种程度的一致。

如果一个分布式系统无法保证处理结果一致的话，那任何建立于其上的业务系统都无法正常工作。

分布式系统面临的主要挑战包括：

1）资源受限：节点间的通信需要通过网络，而网络存在带宽限制和时延，节点也无法做到瞬间响应和高吞吐。

2）故障的独立性：系统的任何一个模块都可能发生故障，如节点之间的网络通讯是不可靠的，随时可能发生网络故障或任意延迟；节点的处理可能是错误的，甚至节点自身随时可能宕机。

3）不透明性：分布式系统中任何组件所在的位置、性能、状态、是否故障等情况对于其它组件来说都是不可见的、也无法预知的。

4）并发：分布式系统的目的，是为了更好的共享资源。同步调用会让系统阻塞，因此节点间通信通常设计成异步的。

5）缺乏全局时钟：在程序需要协作时，它们通过交换消息来协调它们的动作。紧密的协调经常依赖于对程序动作发生时间的共识，但是，实际上网络上计算机同步时钟的准确性受到极大的限制，即没有一个一致的全局时间的概念。这是通过网络发送消息作为唯一的通信方式这一事实带来的直接结果。