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区块链技术中的共识方法

时间:2022-02-17 15:16:56

区块信息包括该区块哈希、时间戳、交易数量、父块哈希(上一个区块哈希)、打包节点ID、(共识委员会)参选轮次、参选成员详情(本轮共识委员会节点信息)。(关于什么是共识委员会,大家可以翻看「公链节点」文章)

区块链技术中的共识方法即共识算法是区块链网络中实现不同区块链节点之间建立信任、获取权益的重要方法。所谓共识方法,是通过特殊节点的投票,在很短的时间内完成对交易的验证和确认;对一笔交易,如果利益不相干的若干个节点能够达成共识,就可以认为全网对此也能够达成共识。区块链作为一种按时间顺序存储数据的数据结构,可支持不同的共识方法。

PoW是比特币及其衍生项目使用的核心共识协议,图4为PoW协议示意,该协议的整体流程为:全网节点分别计算证明依据,成功求解的节点确定合法区块并广播,其余节点对合法区块头进行验证,若验证无误则与本地区块形成链状结构并转发,最终达到全网共识。由于任何节点都有可能求出依据,合法区块的不唯一将导致生成分支链,此时节点根据“最长链原则”选择一定时间内生成的最长链作为主链而抛弃其余分支链,从而使各节点数据最终收敛。

PoX(ProofofX)类共识需要节点提供某种证明,才能以一定概率获得记账权,常被应用在公链中。最经典的PoW,即工作量证明,与比特币一同诞生,通过暴力求解SHA256问题提供工作量证明,最先求解的节点获得记账权,多个节点获得记账权的情况下,经过时间的推移,处于最长链上的区块的矿工是最终的记账者。PoW机制在比特币上运行十多年没有出现过致命的问题足见其健壮性,但过高的资源浪费和过低的效率催生了新的共识机制。

DPoVP共识机制的基础综合了BFT快速共识不会分叉的优点和DPoS的吞吐能力,采用顺序出块的规则,一旦上个见证人出的块收到三分之二节点的确认,就可以立即开始生产下一个区块。相当于出块的时间间隔仅仅受限于网络传输速度,在通常情况下能够达到小于1s的平均确认速度和平均8000TPS的数据吞吐量。

Raft是典型的崩溃容错共识协议,Raft将节点分为跟随节点、候选节点和领导节点,领导节点负责将交易打包成区块,追随节点响应领导节点的同步指令,候选节点完成领导节点的选举工作。当网络运行稳定时,只存在领导节点和追随节点,领导节点向追随节点推送区块数据从而实现同步。节点均设置生存时间决定角色变化周期,领导节点的心跳信息不断重置追随节点的生存时间,当领导节点发生崩溃时,追随节点自动转化为候选节点并进入选举流程,实现网络自恢复。

标签:区块 区块链 区块链技术 技术 区块链技

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