PBFT共识算法性能分析

众所周知,共识机制是区块链的核心,是区块链实现分布式存储的关键.随着各种区块链共识机制地出现,基于共识机制的优化方法也相继被提出,主要从优化共识过程以及控制共识节点的数量入手,解决共识机制吞吐量低、高时延、高资源等问题.然而,许多基于共识机制的优化缺乏理论的分析,也没有提及关键参数会影响共识机制的性能.为此,文中将以实用拜占庭算法(Practical Byzantine Fault Tolerance Algorithm,PBFT)、基于分组的实用拜占庭算法(Practical Byzantine Fault Tolerant Algorithm Based on Group,G-PBFT)以及基于分组和信誉的实用拜占庭算法(Practical Byzantine Fault Tolerant Algorithm Based on Clustering and Reputation,GR-PBFT)为例,构建三者的数学模型,进行性能分析.根据交易吞吐量、交易失败概率、区块认证失败概率和通信复杂度等性能指标进行对比.仿真结果表明:在同等节点数量下,G-PBFTD、GR-PBFT算法的吞吐量为PBFT的1.57倍、2.38倍;G-PBFTD、GR-PBFT算法的交易认证失败概率比PBFT下降了16%、39%;G-PBFTD、GR-PBFT算法的通信复杂度比PBFT下降了3.1倍、4.0倍,优化效果显著.