区块链安全理论与实践(Blockchain for Distributed Systems Security)阅读笔记D4——OM算法

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OM算法

拜占庭将军问题

拜占庭将军问题是经典的共识问题之一。假设有 N N N个拜占庭将军,每个人都指挥一个同样规模的军队,包围了一座地方城市。而拜占庭将军之间,是地理隔离的,他们之间只能通过信使送信进行交流。为了合作进攻,每个将军向其他将军送信传送消息进行投票来决定是否进攻。也就是说,每个将军会给其他 N − 1 N-1 N1个将军派遣信使,信使会携带一个写着“进攻”或者“撤退”的信,当将军收到的“进攻”数量大于“撤退”数量的时候,就进攻,反之撤退。
然而,敌军也不会坐以待毙,早已在将军的信使里面安插了间谍,他们通过送和原本的内容相反的信,来干扰投票。
那么,我们通过设计一个什么样的算法,来使各个将军之间达成共识呢?

口头消息传递(Oral Messaging, OM)算法

这是最初的拜占庭将军问题的解决方案,下面将以伪代码的形式讲解OM算法,注意Default是预定值, f f f是最多有 f f f个将军有故障

BEGIN OM(f):

  1. 指挥官将值发送给每个中尉
  2. f o r for for i = 1 : N − 1 i=1:N-1 i=1:N1 d o do do
  3.       i f if if 中尉收到了值:
  4.            中尉 i i i将从指挥官收到的值存储为 v i , i v_{i,i} vi,i;
  5.       e l s e else else:
  6.            v i , i = D e f a u l t v_{i,i}=Default vi,i=Default
  7. e n d end end f o r for for
  8. f o r for for i = 1 : N − 1 i=1:N-1 i=1:N1 d o do do
  9.       f o r for for j = 1 : N − 1 j=1:N-1 j=1:N1 and j ≠ i j\neq i j=i d o do do
  10.                  i f if if 中尉收到了值:
  11.                         中尉 i i i将从中尉 j j j收到的值存储为 v i , j v_{i,j} vi,j;
  12.                  e l s e else else:
  13.                          v i , j = D e f a u l t v_{i,j}=Default vi,j=Default
  14.          e n d end end f o r for for
  15. 中尉 i i i使用majority{ v i , 1 , v i , 2 … v i , N − 1 v_{i,1},v_{i,2}…v_{i,N-1} vi,1,vi,2vi,N1}
  16. e n d end end f o r for for

当算法进行到 f = 0 f=0 f=0的时候,算法变成:

BEGIN OM(0):

  1. 指挥官给每个中尉发送值:
  2. f o r for for i = 1 i=1 i=1: N − 1 N-1 N1 d o do do
  3.       i f if if 中尉 i i i收到了值
  4.            中尉 i i i将指挥官发送的值存为 v i , i v_{i,i} vi,i;
  5.       e l s e else else:
  6.            v i , i = D e f a u l t v_{i,i}=Default vi,i=Default
  7.      中尉使用 v i , i v_{i,i} vi,i
  8. e n d end end f o r for for

N ≥ 3 f + 1 N\geq3f+1 N3f+1的时候算法就可以达成共识。但是很明显,这是一个递归算法算法的复杂度是指数增长的,对于现在互联网中海量的节点而言,这个算法不现实。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-816558.html

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