分布式系统中的网络模型和故障模型是个老生常谈的问题了。

此外，大家有没有思考过这个问题：

在本篇博客中，我们也想谈谈这两个模型。对于故障模型，我们努力将现有的各种划分结果进行统一，使得我们的划分结果更加系统科学。此外，我们也尝试从新的角度理解网络模型，并回答网络模型和故障模型的关系。

网络模型分为：同步网络和异步网络，两者的不严谨定义分别如下所示：

这里需要指出的是，尽管“网络模型”这个词字面上只包含了“网络”，但其实际上对节点处理延迟也进行了规定。 此外，在我们看来，同步网络和异步网络的最大区别在于故障的可检测性。具体来说，在同步网络中，其他节点或网络的故障可以通过 超时（ping/timeout) 进行检测；而在异步网络中，这些故障是无法进行检测的。 由于我们只能通过**超时（ping/timeout)**在同步网络中进行故障检测，可检测的故障也只有节点崩溃或网络链路断开这种错误（就故障而言，节点崩溃和网络链路断开是等价的，这在3.1节种将进行讨论）。 记住这个结论，该结论将在第4节中用到。

看久了故障模型和网络模型，我曾经有的一个疑问是：

同步网络中是否保证了网络链路不会发生断开？

答案是不保证。同步网络中也会出现链路断开，因此才需要使用**超时(ping/timeout)**进行检测。当然，异步网络中更不会保证链路不断开。

综合比较多个划分结果，我们将故障模型重新划分如下图所示，相应的解释如下表。

从图中我们可以看出，越在外层的错误模型（如Byzantine failure）所作的假设越少，越在内层的错误模型（如Crash failure）所作的假设越多。也即，一个在内层模型中可行的共识方案未必可以在外层模型中可行。

以下，我们分别讨论故障模型的一个疑问和两个分类。

一直以来，我对故障模型存在一个疑问：

故障模型是针对节点还是针对网络而言的？也即：故障模型中的故障讨论的是节点故障还是网络故障

我思考的结论是两者（节点故障和网络故障）都包括。 我个人对此的理解是：从分布式系统中节点的角度来看，节点故障和网络故障是无法区分的，甚至一定程度上是等价的。举例来说：“网络延迟”和“节点处理速率慢”等价；“网络链路断开”和“节点宕机”等价；“网络链路中路由器篡改数据”和“节点恶意篡改数据”等价。因此，故障模型中的故障是将节点和网络包含在一起进行讨论的。

这里顺便对Omission failure故障模型的含义进行深入讨论。 将Omission failure和Performance failure以及Crash failure进行对比，Omission failure故障模型的含义包括两个层面：

由于我们已经说明了节点故障和网络故障的等价性。

也就是说：网络分区故障实际上是Omission failure的一个特例。

值故障的含义是节点接收到的数据值发生了故障。

时间故障的含义是节点接收到数据的事件发生的故障。 这里的time failure和上表中的Performance failure那一行中的timing failure不同。这里将最里层的4个故障统称为time failure

非一致性故障是指其他节点从同一节点中接收到的数据是不一致的。

一致性故障是指其他节点从同一节点中接收到的数据是一致的，在此基础上出现的其他故障。

在开始网络模型和故障模型的关系之前，我们先讨论一下Fail-stop failure这个特殊的故障模型。 前面我们介绍了Fail-stop failure这个模型，其是在Crash failure模型的基础上增加了故障可检测的假设。回顾我们在第2节中的理解：同步网络和异步网络最大的区别在于故障的可检测性。 因此，Fail-stop failure模型本质上是在Crash failure模型的基础上增加了“同步网络”的假设。 那么为什么在其他几类模型中不增加“同步网络”的假设，使其演变为另一种模型呢？

回顾我们在第2节中的结论，同步网络中可检测的故障只有节点崩溃或网络链路断开这种故障。而这种故障正对应于Crash failure。 也就是说，在除Crash failure和Fail-stop failure之外的其他5类故障模型中，同步网络和异步网络的假设并不会对模型产生影响。 因此，无需对其他模型怎加“同步网络”的假设。

一定程度上来看，网络模型和故障模型是正交的。但，是否将不同的网络模型和故障模型进行叠加，需要考虑其叠加后的意义。 正如4.2节中所说，在除Crash failure之外的其他5类故障模型，叠加网络模型不会分化出新的模型。因而，我们在众多的教材和博客中，都不会看到它们相叠加的讨论。