BSC双验证者节点为何卡在相邻区块？解密 PBFT 的“双重提案死锁”

问题直击：
在自建BSC链（基于Tendermint PBFT共识）的双节点测试环境中，您观察到一个典型现象：

  • 验证者1 (V1) 认为当前应该出 区块2，并提出了自己的区块2提案。

  • 验证者2 (V2) 也认为当前应该出 区块2，但提出了一个不同的区块2提案 (或由于网络原因没收到V1的提案)。

  • 结果： V1 坚持自己的区块2，V2 坚持自己的区块2，双方都无法说服对方接受自己的提案，整个网络卡死。增加第3个节点后，问题立即消失。

验证者1/验证者2都报错：

Signed recently, must wait for others
但验证者1因为处于"同步"状态，丢弃了区块2：
同时启动导致竞争：两个验证者几乎同时启动，都开始挖区块1
区块1的竞争挖矿：
    验证者1：在 03:40:45.649 成功挖出区块1（hash: 99f60f..858790）
	验证者2：在 03:40:45.609 也成功挖出区块1（hash: 5dfc4f..b180b9）
    两个节点几乎同时挖出区块1，但hash不同，说明是分叉
验证者2挖出区块2后，验证者1收到了广播
    但验证者1因为处于"同步"状态，丢弃了区块2
    WARN [07-03|03:40:57.753] Syncing, discarded propagated block number=2 hash=b0feb0..c50000

核心问题：缺乏“多数票”的裁决机制导致死锁

⚔️ 双重提案死锁详解 (非恶意场景)

  1. 提案冲突的发生：

    • 场景A (网络分区/延迟)： V1 作为当前轮的主节点，成功生成并广播了 区块2提案A。但由于网络波动，V2 没有及时收到 提案A。

    • 场景B (超时视图切换)： V2 在等待提案时超时了。根据 PBFT/Tendermint 协议，V2 认为主节点 V1 失效，于是触发视图切换。在新的视图中，V2 成为主节点，并提出了自己认为正确的 区块2提案B，并将其广播出去。

    • 此时状态： V1 持有并相信 提案A 是正确的区块2。V2 持有并相信 提案B 是正确的区块2。两个节点都处于“区块2”的高度，但内容不同或互不知晓对方提案。

  2. 投票僵局：

    • V1 收到 V2 的 提案B，但它已经基于 提案A 投出了自己的 预投票 (PreVote)。根据协议，诚实节点在同一高度/轮次只会为一个提案投票。V1 拒绝投票给提案B (因为它已为A投票)。

    • 同理，V2 收到 V1 的 提案A (可能延迟到达)，但 V2 已经为 提案B 投出了预投票。V2 拒绝投票给提案A。

    • 结果： V1 只有自己对自己提案A的投票（1票）。V2 只有自己对自己提案B的投票（1票）。双方都无法获得 > 2/3 多数票（在2节点环境下，> 2/3 * 2 = > 1.33，即需要至少2票）来锁定 (PreCommit) 任何一个提案。

  3. 死锁循环：

    • 由于两个提案都得不到足够的票数，双方最终都会再次超时。

    • 超时后，又会触发新一轮的视图切换。

    • 在新视图中，可能：

      • V1 再次成为主节点，提出 区块2提案A (或新提案C)。

      • V2 再次成为主节点，提出 区块2提案B (或新提案D)。

    • 历史重演： 投票僵局再次发生，任何提案依然无法获得2票。网络陷入 “提议 -> 投票失败 -> 超时 -> 视图切换 -> 再提议” 的无限循环，V1 和 V2 永远卡在“区块2”的高度无法前进。这就是您观察到的“一个卡在3（可能是上一轮尝试提交3未果的残留状态），一个卡在2”的根本原因——它们实际上在“区块2”的高度陷入了提案冲突的死循环。

🧩 为什么第3个节点 (V3) 是解药？

引入 V3 这个关键的第3票，彻底打破了僵局：

  1. 多数票裁决： 共识规则要求 > 2/3 多数票。对于3节点，需要 ceil(2/3 * 3) = 2 票。

  2. 打破平衡：

    • 假设 V1 作为主节点首先广播了 区块2提案A。

    • V3 成功收到提案A，并在验证后对其投出 预投票。

    • 此时 V1 和 V3 都投票给了 提案A (共 2票)。这满足了 > 2/3 的要求（2 >= 2）。

    • 节点们进入 预提交 (PreCommit) 阶段。同样，V1 和 V3 的预提交票也构成多数（2票）。

    • 区块2提案A 被成功提交 (Commit)，链高度推进到区块2。

  3. 处理延迟/失效：

    • V2 延迟收到提案A？ 即使 V2 因为网络问题投票晚了或没投票，只要 V1 和 V3 达成一致（2票），区块就能最终确认。V2 稍后从链上同步已确认的区块2即可。

    • V1 主节点失效？ 如果 V1 在提议前就挂了，V2 和 V3 会在超时后发起视图切换。在新视图中，V2 (或 V3) 成为主节点提出提案。只要 V2 和 V3 能正常通信（2票），就能成功提交提案。

核心作用： V3 的存在确保了：

  1. 总能产生明确多数： 在三个节点中，任何获得两票的提案就是唯一合法的提案。

  2. 避免双重提案僵持： 两个竞争提案不可能同时各自获得两票（总共只有三票）。总有一个提案能胜出（或都达不到两票导致视图切换，但三个节点下更容易选出有效主节点）。

  3. 容忍单点波动： 允许一个节点暂时离线、延迟或未响应，不影响另外两个节点推进链。

📌 关键结论与行动指南

  • 死锁根源确认： 您观察到的“验证者1提议块2，验证者2也提议块2，双方互不认可”的现象，正是PBFT/Tendermint共识在2节点环境下的致命缺陷——双重提案缺乏多数票裁决机制导致的必然死锁。 无关节点作恶，纯粹是协议规则与节点数不足的矛盾。

  • “3”是解锁共识的魔法数字： 它是在非恶意环境下打破提案僵局、形成明确多数决的最小节点数。第3个节点提供了至关重要的“决胜票”。

  • “4”是提升稳定性的推荐选择：

    • n=4 时，共识需 ceil(2/3 * 4) = 3 票。

    • 优势： 即使有一个验证者节点临时维护、重启或遇到轻微网络问题（非永久离线），剩下的3个节点（3票 >= 3）依然可以持续稳定地出块，极大提升测试链的可用性和健壮性。避免了单点临时故障导致整个链暂停。

    • 更贴近生产： 4节点能模拟生产环境中常见的单点故障场景。

总结：两个诚实的节点，也会因为网络的不确定性和共识规则，在相同高度陷入“谁说了算？”的无解争吵。第三方的加入，不是为了监督作恶，而是为了在分歧时提供那枚决定性的“赞成票”，让共识得以继续。 因此，搭建基于 PBFT/Tendermint 的测试链，3节点是底线，4节点是推荐。

附录：节点数与双重提案解决能力

节点数 所需多数票 (ceil(2/3 * n)) 能否有效解决双重提案冲突？ 容忍1节点短暂离线？ 推荐度
2 2 ❌ (必然死锁) ❌ 🚫 绝对避免
3 2 ✅ (第3票打破僵局) ⚠️ (链停风险高) ⭐ 最低可行
4 3 ✅ ✅ ⭐⭐⭐⭐ 强烈推荐

解决方案

  引入第三个节点，且每个节点的抵押金额不一致，投票权重不一致，

  

  

posted @ 2025-07-07 11:45  若-飞  阅读(32)  评论(0)    收藏  举报