Tanenbaum將分布式系統(tǒng)定義為“分布式系統(tǒng)是一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，它們看起來(lái)像是一個(gè)用戶的單一、連貫的系統(tǒng)”，在“分布式系統(tǒng)原理和范式”當(dāng)中。

區(qū)塊鏈，通過(guò)構(gòu)建一個(gè)全球性的分布式系統(tǒng)，試圖實(shí)現(xiàn)分散的新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和組織結(jié)構(gòu)。

首先，面向分布式系統(tǒng)的原因主要是可擴(kuò)展性、局部性和可用性。區(qū)塊鏈也不例外。地理可擴(kuò)展性，以形成用于信息保護(hù)的全局值存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)/位置，包括非集中式結(jié)構(gòu)/零停機(jī)時(shí)間的可用性下的防篡改。這些都是用分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

1.引言（一致性概述和一致性原因）

在分布式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)主要是為了“可靠性”和“性能”而復(fù)制的。復(fù)制是必需的，特別是如果分布式系統(tǒng)需要在數(shù)量上和地理上增長(zhǎng)。復(fù)制是縮放技術(shù)中的一種。此外，它還可以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)損壞和副本崩潰。

此時(shí)，需要保持?jǐn)?shù)據(jù)和副本的狀態(tài)的一致性。然而，這直接導(dǎo)致可擴(kuò)展性問題。當(dāng)你考慮一致性時(shí)，理想的情況是“保持所有副本處于完全相同的狀態(tài)和操作”，即，實(shí)現(xiàn)了原子性，但這是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

在現(xiàn)實(shí)中，我們不能解決可擴(kuò)展性問題，除非我們放棄一些一致性約束。因此，有必要了解系統(tǒng)需要多少一致性，以及如何實(shí)現(xiàn)一致性的程度。

在本章中，副本之間的一致性將按以下順序解釋。

有什么樣的一致性模型？

關(guān)于復(fù)制管理

-何時(shí)何地進(jìn)行復(fù)制

-誰(shuí)放置伺服器（客戶端）？服務(wù)器？）

如何保證拷貝之間的一致性

特定一致性協(xié)議實(shí)例及實(shí)現(xiàn)

2.以數(shù)據(jù)為中心的一致性模型

傳統(tǒng)上，主要從數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）來(lái)討論一致性。

在分布式系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程都保存自己的本地副本。此時(shí)，包括每個(gè)本地副本的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集合被稱為分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

當(dāng)進(jìn)程從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中讀取時(shí)，它期望最后寫入操作的結(jié)果作為數(shù)據(jù)返回。為了闡明哪一個(gè)是最后一個(gè)寫，我們把序關(guān)系稱為一致性。

如第1節(jié)所述，幾乎不可能保持完全一致性。允許某種程度的不一致導(dǎo)致兼容性與性能，但它取決于你的應(yīng)用程序，你可以容忍什么，你可以容忍多少。你應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用程序、系統(tǒng)選擇一個(gè)一致性級(jí)別。因此，有必要首先理解什么樣的一致性存在。

順序一致性是最流行和最重要的一致性模型。偶然一致性是其弱變量。

2–1.序列一致性

當(dāng)滿足以下條件時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)順序一致。

任何執(zhí)行序列的結(jié)果是，所進(jìn)程到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的讀/寫操作與以特定順序特定順序執(zhí)行的結(jié)果相同，并且各個(gè)進(jìn)程的操作按其進(jìn)程所指定的順序執(zhí)行。

關(guān)鍵在于，當(dāng)比較每個(gè)過(guò)程的操作時(shí)，它們處于完全相同的順序。

在下面的圖中，（a）順序一致，但是（b）不是因?yàn)樘幚鞵3和處理P4中的讀數(shù)順序不同。具體而言，在P3中，P1將由處理P2的寫入結(jié)果的值r（x）b改變?yōu)橹祌（x）a，但在P4中相反。

W（x）a表示寫入數(shù)據(jù)“x”的值“a”，R（x）b表示從數(shù)據(jù)“x”讀取值“b”。

2–2．偶然一致性

當(dāng)滿足以下條件時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是偶然一致的。

潛在因果關(guān)系的寫入必須按所有進(jìn)程以相同的順序來(lái)觀察。對(duì)于不同的機(jī)器，可以以不同的順序觀察并發(fā)寫入。

換句話說(shuō)，它減少了序列一致性的約束，并且沒有因果關(guān)系的處理序列可以處于不同的順序。

此時(shí)，每個(gè)操作取決于哪些操作（其中兩個(gè)操作是否具有因果關(guān)系）非常重要，為此，使用“向量時(shí)間戳”是有效的。

在下面的圖中，在上面的圖中，由于值“b”和值“c”的寫入是并行操作，因此它滿足因果一致性。

2–3．入口一致性

首先，準(zhǔn)備同步變量。通過(guò)獲取同步變量并僅允許具有同步變量的進(jìn)程更新數(shù)據(jù)，還可以保持一致性。這就是所謂的“條目一致性”。

為了保持條目的一致性，同步變量在獨(dú)占模式訪問時(shí)不應(yīng)該有兩個(gè)所有者，比如寫入。在可讀但不可寫的非排他模式中，多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)擁有同步變量。

在下面的圖中，由于Process2不擁有對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)“y”的訪問權(quán)（=同步變量），所以讀取結(jié)果變成NIL。

此時(shí)，如何正確地關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和同步變量成為一個(gè)問題。在面向?qū)ο蟮那闆r下，可以通過(guò)隱式地將同步變量與每個(gè)對(duì)象相關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.以客戶為中心的一致性模型

最終一致性和以客戶為中心的一致性模型

一般來(lái)說(shuō)，過(guò)程之間的不一致在某種程度上是可以接受的。例如，在Web緩存中，響應(yīng)客戶機(jī)的緩存頁(yè)面可能比實(shí)際存在的Web服務(wù)器版本要舊。然而，對(duì)于許多用戶來(lái)說(shuō)，這種不一致在某種程度上是可以接受的。

即使如上所述的不一致，隨著時(shí)間的推移，所有的副本也將逐漸變得一致。這種形式的一致性被稱為最終一致性。

只有客戶端總是訪問相同的副本，最終一致的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)才正常工作。然而，如果移動(dòng)用戶在短時(shí)間內(nèi)移動(dòng)和訪問不同的副本，又會(huì)怎樣呢？例如，如果你使用Express， 客戶端將在短時(shí)間內(nèi)移動(dòng)到另一個(gè)位置并訪問不同的副本，但是在這里，除非已經(jīng)傳播了之前完成的更新，否則它看起來(lái)是不一致的。

對(duì)于上述問題，引入以客戶為中心的一致性是一種解決方案。與前一節(jié)中的以數(shù)據(jù)為中心的一致性模型不同，該模型旨在保證單個(gè)客戶端的一致性。

單調(diào)閱讀

下面的句子是滿足單調(diào)閱讀一致性的條件。

如果進(jìn)程讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)x，則該進(jìn)程對(duì)x的任何后續(xù)讀取要么使用相同的值進(jìn)行應(yīng)答，要么使用更新的值進(jìn)行應(yīng)答。

在下面的圖中，在（b）中，不能保證寫入操作WS（x1）的內(nèi)容包含在L2的讀取結(jié)果中，因此不存在單調(diào)的讀取一致性。

無(wú)論何時(shí)在任何地方連接到郵件服務(wù)器，都保證在訪問服務(wù)器時(shí)直到最后一次都可以讀取的所有郵件在目的地讀取。

單調(diào)令狀

下面的句子是滿足單調(diào)寫作一致性的條件。

通過(guò)一個(gè)進(jìn)程到數(shù)據(jù)項(xiàng)X的寫入操作在同一進(jìn)程的任何后續(xù)寫入到X之前完成。

單調(diào)寫入一致性類似于以數(shù)據(jù)為中心的FIFO一致性。FIFO一致性的本質(zhì)是以相同的順序進(jìn)行寫入操作，其順序是正確的。在單調(diào)寫入一致性中，它是相同的順序約束，但是僅針對(duì)單個(gè)進(jìn)程，而不是并發(fā)進(jìn)程集合。

讀寫你編寫的文章

以下句子是在寫作后滿足閱讀一致性的條件。

通過(guò)對(duì)同一過(guò)程的后續(xù)讀取操作，總是觀察到對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)X的寫入操作的結(jié)果。

也就是說(shuō)，寫入操作總是在相同進(jìn)程執(zhí)行的后續(xù)讀取操作之前完成，而不管在哪里完成。

示例1：在更新網(wǎng)頁(yè)之后，新瀏覽器內(nèi)容將始終顯示在瀏覽器中。

示例2：當(dāng)密碼被更新時(shí)，保證更新的密碼可以在你移動(dòng)到的地方使用。

寫后續(xù)閱讀

以下句子是閱讀后滿足寫作一致性的條件。

通過(guò)對(duì)同一過(guò)程的后續(xù)讀取操作，總是觀察到對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)X的寫入操作的結(jié)果。

4. 復(fù)制管理

到目前為止，我們已經(jīng)詳細(xì)地解釋了一致性的類型。在本節(jié)中，我們將解釋復(fù)制安排、放置副本的位置、時(shí)間、時(shí)間和方式，以及如何實(shí)現(xiàn)一致性。

復(fù)制放置有兩種類型：

1. 復(fù)制服務(wù)器放置問題

2. 內(nèi)容放置問題

4–1.復(fù)制服務(wù)器布局問題

對(duì)于服務(wù)器放置問題，有一種方法基于客戶端和服務(wù)器之間的距離來(lái)安排它。距離可以通過(guò)傳輸延遲和帶寬來(lái)測(cè)量。選擇一個(gè)服務(wù)器是很好的，使得服務(wù)器和客戶端之間的平均距離最小化。

作為另一種選擇，有一種考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆椒?。將服?wù)器放置在具有最大網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)（即鏈路）的路由器上是很好的方法。

它們的問題是大量的計(jì)算復(fù)雜度。它不能容忍在“閃光云”（一個(gè)特定地點(diǎn)的突然爆炸請(qǐng)求）時(shí)的計(jì)算。此時(shí)，有一些解決方案來(lái)提高效率，例如通過(guò)劃定區(qū)域?qū)ふ易罱咏膮^(qū)域。

4–2.內(nèi)容復(fù)制與布局

關(guān)于內(nèi)容，三種不同類型的副本被區(qū)分和組織，如下圖所示。

永久復(fù)制品

這是組成分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的初始副本集。在許多情況下，永久性復(fù)制品的數(shù)量很小。

服務(wù)器啟動(dòng)副本

通過(guò)啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)所有者生成的用于提高性能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的副本。動(dòng)態(tài)放置復(fù)制意味著動(dòng)態(tài)地將性能需要改進(jìn)的文件復(fù)制到Web托管服務(wù)中的服務(wù)器。

例如，對(duì)于紐約的web服務(wù)器，如果在遠(yuǎn)離服務(wù)器的某個(gè)意外位置的客戶端幾天內(nèi)請(qǐng)求的數(shù)量爆炸性的增加，則臨時(shí)在該區(qū)域放置副本是有效的。

客戶端啟動(dòng)副本

這通常被稱為客戶端緩存。這僅用于改善對(duì)數(shù)據(jù)的訪問時(shí)間。當(dāng)需要讀取相同的數(shù)據(jù)時(shí)，將副本僅保存在客戶端有限時(shí)間的緩存函數(shù)是有效的。

4–3．內(nèi)容分發(fā)

復(fù)制管理還包括將更新內(nèi)容傳遞到復(fù)制服務(wù)器（如何更新）。

要傳播的信息類型

實(shí)際傳播的信息有三種可能性。

只傳播通知更新

將更新數(shù)據(jù)從一個(gè)副本發(fā)送到另一個(gè)副本

將更新操作傳播到其他副本

1通知的傳播是通過(guò)無(wú)效通知協(xié)議來(lái)完成的。你只能注意到副本信息不再有效。有利地，它使用很少的網(wǎng)絡(luò)帶寬，并且當(dāng)副本不需要頻繁更新時(shí)使用它。

2是在副本之間傳輸更新的數(shù)據(jù)。更新往往更有效和實(shí)用。

3只通知應(yīng)該執(zhí)行什么類型的更新操作。此時(shí)，可以假設(shè)每個(gè)副本始終具有保持?jǐn)?shù)據(jù)最新的能力，因此一致性從1得到改進(jìn)。

拉與推

有兩種方法的更新傳播，拉和推。

當(dāng)讀/寫比率高時(shí)，效率更好，因?yàn)楫?dāng)從服務(wù)器推送更新時(shí)，保持一致性。

另一方面，當(dāng)讀寫比低時(shí)，高更新頻率會(huì)浪費(fèi)帶寬等資源，因此拉動(dòng)更合適。

推拉有以下特點(diǎn)。

*輪詢：用于平滑地鏈接多個(gè)設(shè)備和軟件的控制方法之一，用于主系統(tǒng)詢問其他系統(tǒng)是否存在定期間隔的方法。

單播與多播

通過(guò)使用組播，可以有效地實(shí)現(xiàn)基于推送的方法。相反，單播是基于拉的方法最有效的解決方案。

5．一致性協(xié)議

在這一節(jié)中，我們將具體檢查具體的協(xié)議。

5–1．基本基礎(chǔ)協(xié)議

主要基礎(chǔ)協(xié)議通常用于實(shí)現(xiàn)順序一致性。在該協(xié)議中，與項(xiàng)目X相關(guān)聯(lián)的主服務(wù)器負(fù)責(zé)地執(zhí)行其寫入操作。

主要基礎(chǔ)協(xié)議有兩種方式。

?確認(rèn)主服務(wù)器到特定服務(wù)器的方法

?在將主服務(wù)器移動(dòng)到啟動(dòng)寫入操作的服務(wù)器之后執(zhí)行寫操作的方法

5–1–1．遠(yuǎn)程寫入?yún)f(xié)議

所有的寫入操作被傳輸?shù)焦潭ǖ膯蝹€(gè)主服務(wù)器并執(zhí)行。在遠(yuǎn)程寫協(xié)議（主備份協(xié)議）中，它直接實(shí)現(xiàn)了順序一致性，因?yàn)橹鞣?wù)器可以按照全局唯一時(shí)間順序?qū)λ袑戇M(jìn)行排序。

（然而，該協(xié)議具有相對(duì)長(zhǎng)的等待時(shí)間的性能問題，這通過(guò)采用非阻塞方法得到改進(jìn)，但是是更新可靠性的折衷。）

5–1–2.本地寫協(xié)議

一種移動(dòng)權(quán)限的協(xié)議，以便運(yùn)行寫操作的服務(wù)器可以作為主副本操作。它被應(yīng)用到許多分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中。

5–2。復(fù)制寫協(xié)議

在主基本復(fù)制中，對(duì)一個(gè)副本執(zhí)行寫操作，但是在復(fù)制寫協(xié)議中，對(duì)多個(gè)副本執(zhí)行寫操作。

復(fù)制的寫協(xié)議有兩種方式，

?主動(dòng)復(fù)制協(xié)議將操作指令傳輸?shù)剿懈北?/p>

?基于多數(shù)表決的一致性協(xié)議

5–2–1 主動(dòng)復(fù)制協(xié)議

每個(gè)副本具有執(zhí)行更新操作的過(guò)程，并且執(zhí)行寫入操作。此時(shí)，所有RePCAS必須以相同的順序執(zhí)行操作。

利用Lamport時(shí)鐘的全序組播可以實(shí)現(xiàn)訂購(gòu)，但是很難將規(guī)模擴(kuò)展到大型分布式系統(tǒng)，通常使用中央?yún)f(xié)調(diào)器或定序器來(lái)實(shí)現(xiàn)全序化。

5–2–2 恒基協(xié)議

這是用投票實(shí)現(xiàn)的復(fù)制操作。基本上，在執(zhí)行數(shù)據(jù)項(xiàng)的讀寫之前，向多個(gè)復(fù)制服務(wù)器發(fā)出操作請(qǐng)求許可，并且當(dāng)獲得許可時(shí)執(zhí)行該操作。

此時(shí)，如果N是服務(wù)器的數(shù)量，NR是讀取常數(shù)，NW是寫入常數(shù)，那么我們有以下限制：

1。NW+NR》 N

2。NW》 N／2

當(dāng)滿足這兩種情況時(shí)，可以防止閱讀和寫作比賽和寫作比賽。這兩個(gè)常數(shù)根據(jù)每個(gè)讀/寫的頻率進(jìn)行優(yōu)化。

5–3 緩存一致性協(xié)議

與前兩個(gè)不同的是，一致性由客戶端控制，而不是服務(wù)器。緩存一致性協(xié)議可以分為幾種設(shè)計(jì)方法。

首先，根據(jù)檢測(cè)不一致的情況，可以將其劃分如下。

?在交易期間訪問緩存的數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)驗(yàn)證一致性的情況

?你希望交易在驗(yàn)證數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行的情況。

?只有在交易提交時(shí)才驗(yàn)證一致性。

接著，根據(jù)副本之間保持一致性的方法，將其劃分如下。

?更新時(shí)，服務(wù)器總是使所有緩存無(wú)效。

?當(dāng)簡(jiǎn)單地傳播更新時(shí)

在許多情況下，更新操作僅由服務(wù)器完成，并且更新由客戶端從拉基傳播。

還有一種類似于主基本地寫協(xié)議的方法，它允許客戶端修改緩存的數(shù)據(jù)。該方法用于分布式文件系統(tǒng)，稱為寫通緩存方法。此時(shí)，為了保證順序一致性，客戶端需要保留獨(dú)占的寫權(quán)限。如果延遲更新的電磁波，并在通知服務(wù)器之前允許多次寫入，則可以進(jìn)一步提高性能，這稱為回寫緩存。

6. 區(qū)塊鏈的一致性

正如我們提到的，為了在分布式系統(tǒng)中保持過(guò)程和數(shù)據(jù)之間的一致性，需要各種各樣的獨(dú)創(chuàng)性。

通常，在大型分布式系統(tǒng)中保持一致性是一項(xiàng)非常艱難的任務(wù)。區(qū)塊鏈確實(shí)是實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)的精確機(jī)制，但它是一種新技術(shù)，通過(guò)其將區(qū)塊連接在鏈中的基本體系可以實(shí)現(xiàn)完全順序一致性。

6–1 區(qū)塊鏈序列一致性

在區(qū)塊鏈中，兩個(gè)交易之間的順序總是一致的。例如，在比特幣的情況下，關(guān)于某個(gè)比特幣的交易的命令，例如A的UTXO轉(zhuǎn)移到B，然后B通過(guò)該UTXO向C付款，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上是一致的。這是由于包含交易的區(qū)塊在鏈上連接的特點(diǎn)。此外，這是由于比特幣的特性使得對(duì)于創(chuàng)建新區(qū)塊達(dá)成了共識(shí)，并且除非交易與過(guò)去的交易一致，否則不會(huì)批準(zhǔn)交易。

從上面的特性中可以看出，缺省情況下，對(duì)于所有節(jié)點(diǎn)中的區(qū)塊鏈上的交易，都保持順序一致性。通過(guò)這種方式，可以說(shuō)區(qū)塊鏈通過(guò)一種非常簡(jiǎn)單的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)及其一致性。

然而，考慮到鏈鏈的一致性更精確，可以說(shuō)它是相當(dāng)不一致的一致性。為了進(jìn)一步考慮，我想首先確認(rèn)CAP定理。

6–2 CAP定理與區(qū)塊鏈

“CAP定理”是Brewer在2000年預(yù)測(cè)并隨后由Gilbert等人制定和驗(yàn)證的分布式系統(tǒng)的性質(zhì)。CAP定理指出，分布式系統(tǒng)可以滿足一致性、可用性和碎片化兩個(gè)系統(tǒng)，但不能同時(shí)滿足這三個(gè)系統(tǒng)。

在采用PoW作為協(xié)商一致算法（如比特幣）的許可較少的公共區(qū)塊鏈中（詳細(xì)信息在“區(qū)塊鏈比較公共私有聯(lián)合體類型”的文章中），它處于可用性和分區(qū)容忍性的高標(biāo)準(zhǔn)中。即使某些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)仍然繼續(xù)移動(dòng)（可用性），即使網(wǎng)絡(luò)斷開，它也可以通信（分區(qū)容忍）。另一方面，在一致性方面則是不完善的。如前節(jié)所述，盡管交易的順序一致性的確是隨著時(shí)間推移而建立的，但是在PoW.每個(gè)小號(hào)都在自己的時(shí)間廣播，當(dāng)他們找到一個(gè)隨機(jī)數(shù)和更新到最新的狀態(tài)，所以頻繁的叉子發(fā)生。將其應(yīng)用于CAP定理，我們?cè)谝欢ǔ潭壬线x擇了可用度和劃分容限和犧牲一致性。

然而，隨著時(shí)間的推移，它的一致性將變得更加確定。盡管沒有終結(jié)性的事實(shí)仍然被當(dāng)作一個(gè)問題來(lái)討論，即使討論仍在進(jìn)行中，它是一個(gè)極好的系統(tǒng)，它隨時(shí)間保持完全的順序一致性，并且還具有抗篡改性。這就是為什么區(qū)塊鏈技術(shù)在當(dāng)今世界越來(lái)越受到關(guān)注的原因之一。

Seth Gilbert和Nancy Lynch。Brewer猜想和一致性、可用性、可區(qū)分性的Web服務(wù)的可行性。

6–3 區(qū)塊鏈與復(fù)制管理

正如我們?cè)诒疚闹刑岬降?，在運(yùn)行分布式系統(tǒng)時(shí)，復(fù)制管理的問題很重要；在何時(shí)、由誰(shuí)來(lái)管理復(fù)制，應(yīng)采取何種機(jī)制來(lái)確保復(fù)制之間的一致性。那么，如何在連區(qū)塊鏈中進(jìn)行復(fù)制管理呢？

首先，關(guān)于副本服務(wù)器放置問題。通常，在考慮服務(wù)器布局問題時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)最有效的布局是基于通信集中的位置等。然而，諸如比特幣之類的區(qū)塊鏈正在進(jìn)行非集中式管理，這取決于每個(gè)參與者是否以全部節(jié)點(diǎn)的形式加入網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)，難以全面靈活地安排系統(tǒng)。

那么，副本之間的更新內(nèi)容的分布是如何操作？正如我們所提到的，在更新時(shí)信息傳播的可能性有三種。

1. 只傳播通知更新

2. 將更新數(shù)據(jù)從一個(gè)副本發(fā)送到另一個(gè)副本

3. 將更新操作傳播到其他副本

在區(qū)塊鏈中，為了防止分叉或篡改，希望所有節(jié)點(diǎn)盡可能保持網(wǎng)絡(luò)上的最新信息。此外，因?yàn)橹挥凶铋L(zhǎng)的鏈條被認(rèn)為是合法的鏈，所以設(shè)計(jì)一個(gè)激勵(lì)結(jié)構(gòu)，使所有礦工能夠快速捕獲最新區(qū)塊的信息，以便盡快找到下一個(gè)現(xiàn)值。由于上述原因，在區(qū)塊鏈中，更新數(shù)據(jù)本身在副本之間傳輸，并且盡快執(zhí)行更新內(nèi)容的交換。也就是說(shuō)，“傳播更新操作到其他副本”是區(qū)塊鏈中所選擇的方法。

此外基本上，非集中式系統(tǒng)區(qū)塊鏈，通過(guò)P2P通信來(lái)執(zhí)行。組播主要用于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的P2P通信。

首先，當(dāng)?shù)V工發(fā)現(xiàn)一個(gè)臨時(shí)值時(shí)，立即對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)參與者執(zhí)行基于推送的多播。礦工在收集來(lái)自其他驗(yàn)證器的確認(rèn)之后，通過(guò)盡快通知礦工自己找到的新的區(qū)塊，試圖創(chuàng)建新區(qū)塊而得到報(bào)酬。

新加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和斷開連接并重新加入的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行基于拉的多播以同步網(wǎng)絡(luò)的最新信息。為了防止表單被欺騙而受到雙重篡改等，客戶端試圖盡可能地獲取最新數(shù)據(jù)，同時(shí)試圖盡可能地與多個(gè)節(jié)點(diǎn)通信。

此外，對(duì)于可靠的完整節(jié)點(diǎn)，存在基于拉協(xié)議的單播客戶端，并捕獲應(yīng)用程序中的最新數(shù)據(jù)。

6–4. 區(qū)塊鏈與主基協(xié)議

在區(qū)塊鏈中，節(jié)點(diǎn)分散在世界各地，副本分散在所有區(qū)域。在POW一致性的情況下，每個(gè)交易都是由第一個(gè)找到下一個(gè)NoCE的節(jié)點(diǎn)新編寫的。也就是說(shuō)，每個(gè)交易都有與其相關(guān)的主服務(wù)器。

由此，我們可以得出結(jié)論，用于維護(hù)區(qū)塊鏈一致性的POW協(xié)議被歸類為5–1–2中描述的主基協(xié)議的本地寫協(xié)議。在比特幣區(qū)塊鏈中，作為主服務(wù)器的寫權(quán)限是通過(guò)查找PoW的nonce值作為獨(dú)占控制/領(lǐng)導(dǎo)選擇算法獲得的；查找頭上有N個(gè)數(shù)字0的散列的nonce值的算法是每個(gè)區(qū)塊的權(quán)利。然而，當(dāng)一個(gè)具有同時(shí)成為主服務(wù)器的權(quán)限的節(jié)點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，BooStand會(huì)做分叉。

6–5. 區(qū)塊鏈和新的復(fù)制寫協(xié)議

另一方面，包括Tendermint在內(nèi)的各種基于PBFT的協(xié)商一致算法沒有首先負(fù)責(zé)地執(zhí)行更新每個(gè)數(shù)據(jù)的主服務(wù)器。它們沒有權(quán)利為每個(gè)應(yīng)用程序中的其他副本寫操作，并且保留該權(quán)限僅限于參與協(xié)商算法的節(jié)點(diǎn)，然而，所有參與節(jié)點(diǎn)可以在同一時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行寫操作。換句話說(shuō)，PBFT類型一致性協(xié)議接近復(fù)制類型的主動(dòng)復(fù)制協(xié)議。

主動(dòng)復(fù)制協(xié)議的主要挑戰(zhàn)之一是難以在所有副本中以相同的順序執(zhí)行操作。雖然這可以通過(guò)使用Lamport的邏輯時(shí)鐘執(zhí)行全序多播來(lái)解決，但是因?yàn)楹茈y擴(kuò)大規(guī)模，所以通常需要中央?yún)f(xié)調(diào)器的支持。Hyperledger中的PBFT算法與此表單完全相同，值得信任的組織成為管理區(qū)塊更新順序的領(lǐng)導(dǎo)者（Order）。

另一方面，Tendermint使用獨(dú)特的Tenderimint一致性，該一致性引入了三相提交格式，以保持總訂單的一致性。為了進(jìn)一步解釋，“在形成區(qū)塊鏈的分布式系統(tǒng)中的容錯(cuò)性”是一種全新的革命性的主動(dòng)復(fù)制協(xié)議，并且實(shí)現(xiàn)了完整性。