区块链教学课件：第2章.pdf

第2章分布式系统

Chapter2DistributedSystem

盖珂珂张悦

BIT|SINCE1940

导语

分布式账本、共识机制、点对点传输、密码算法和智

能合约是区块链系统中的关键技术，关系着数据的存储、

处理、传输、安全和应用。其中分布式账本构建了整个区

块链系统的基础框架。因此，区块链本质上可以看作一个

集合了多种技术的分布式系统。

本章主要介绍分布式系统中的基本概念、面临的挑战

及解决方案，为区块链系统提供可以借鉴的宝贵经验。理

解本章内容对后续学习区块链底层原理非常重要。

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1一致性问题

2CAP原则及BASE理论

目录

3可靠性问题

CONTENTS

4P2P网络原理及常用算法

5AMOP

1一致性问题

1.1数据一致性

n一致性：对于给定一系列操作，分布式系统中的节点对处理结果达成一致。

（注意，这里的一致并不代表“正确”，若所有节点都接受一个“错误”结果也称

系统达到了一致。）

n数据一致性：分布式系统各个节点中具有关联性的数据在逻辑上完整且正确。

（注意，区块链分布式系统中的一致性通常指数据一致性。）

n导致数据不一致因素：控制不当、通信失败、软硬件故障、恶意传输等。

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1.2一致性模型

n一致性模型一般可以分成强一致性模型和弱一致性模型。最终一致性模型是一种

特殊的弱一致性模型。

n实现强一致性模型比较困难，并且容易造成系统性能大幅下降。在实际应用中，

可以根据系统对数据不一致的容忍程度，考虑是否放宽一致性要求，最终选择合

适的一致性模型。

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1.2一致性模型

强一致性模型

n分布式系统中通常存在很多数据

副本。在强一致性模型中，一旦

数据写入成功，在任意时间，任

意副本都可以读取数据当前的新

值，且所有后续操作都将在新值

的基础上展开，直到这个数据被

再次更新。

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1.2一致性模型

弱一致性模型

n在弱一致性模型中，数据写入成功后，某个副本上不一定能立刻读到新值，

也不确定何时能读到，但随着时间的迁移，不同副本上的关联数据最终会达

到一致性状态。

n最终一致性模型可以看作弱一致性模型的特殊情况。

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1.2一致性模型

最终一致性模型

n在最终一致性模型中，数据写入成

功后，某个副本上不一定能立刻读

到当前数据的新值，但可以保证在