【2020初春】【区块链】《区块链原理，设计与应用》

这次没有边看边记，准备看完大部分后进行整理总结

了解区块链的发展过程和主要应用场景
区块链的价值和用途，区块链发展所遇到的难题

区块链包括三个基本概念：
交易（操作）；区块（结果）；链（日志）；

每次交易试图进行状态改变，每次共识完成的区块就是参与者对结果进行确认

常见的三种应用场景：
记账功能（比特币），处理数字货币
智能合约（以太坊），处理交易
商业处理（超级账本），带权限的分布式账本处理

分布式涉及技术

一致性
分布式系统达成一致的过程应该满足三个性质：
可终止性（有限时间内完成）；约同性（不同节点最终结果相同）；合法性（结果是选择范围内的）
强制一致性：
1.顺序一致性
2.线性一致性

共识算法
一致性强调结果的状态，共识是一致的手段

非拜占庭错误/故障错误：出现故障但不伪造信息的情况
常用算法：Paxos、Raft 性能好，处理快，容忍不超过一半的故障节点

拜占庭错误：伪造信息恶意响应的情况；对应节点为拜占庭节点
常用算法：
确定性算法（PBFT）共识是最终结果
概率类算法（PoW）共识结果是临时的，随时间的推移共识被推翻的概率越来越小

同步：系统中各个节点在一定时间内完成操作，可以容易判断消息的丢失
异步：系统中各个节点可能存在较大的时间差异，传输消息的时间是任意的

FLP不可能原理：在网络可靠，但允许节点失效的最小化异步模型中，不存在一个可以解决一致性问题的确定性共识算法

CAP原理
分布式计算系统中不可能同时确保CAP三个特性，往往需要弱化某个
C一致性：强一致性
A可用性：任何非失败节点都能应答
P分区容忍性：节点之前通信不可保障

ACID原则 满足一致性，牺牲可用性
BASE原则 满足可用性，牺牲一致性

Paxos算法
分布式系统中存在故障但不存在恶意的节点
包括三个角色：提案者，接受者，学习者
多提案/多接受情况 使用两阶段的提交过程，准备阶段&提交阶段
准备阶段：1.提案者发送编号给各个接受者；2.接受者保留曾经收到的最大编号及当前收到编号，如果当前编号更大，进行更新，并且返回最大提案号
提交阶段：1.提案者收取接受者返回的编号，如果和发出去的一致，则发出编号对应的信息，如果不一致，则按照返回回来的编号内容更新自己的信息；如果收到的返回消息不够多，则再次发出请求；2.接受者收到编号后若不小于自己保留的编号，进行更新到最大
当多数接受者接受共同的值，形成决议，达成确认

Raft算法
包括三个角色：领导者，候选领导者，跟随者
1.领导（Leader）选举过程
开始时所有节点都是跟随者（Follower），随机超时发生后，未接收到领导者和候选领导者信息的变为候选领导者（Candidate），提出选举；选举时得票超过一半的选举为领导者，未选出进入新阶段重试。
2.同步日志
领导者从客户端接受日志（log），找到系统中最新的日志记录，强制所有的跟随者刷新到该记录，数据单向同步