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因此,我们可以使用阈值签名来确保协调器的正确行为。阈值的签名可以保证超过阈值数量(t-of-n)的签名有效。换句话说,我们可以指定只有当协调员收集2f + 1个阈值时,协调员才能继续通过合法签名推进共识。 Harmony FBFT是一种BFT家族协议,它使用聚合签名来提高效率。
·管道设计 每个内容必须经过两轮投票/三个阶段达成共识,如果有m个内容,则需要进行2米投票。流水线操作可以减少投票数量。基本思想如下:让每个节点在第i轮的准备阶段以及其先前内容i-1的提交阶段进行投票。通过这样做,您可以在重复相同内容时节省冗余,并大大提高效率。这个想法最早出现在2018年发布的HotStuff协议中。
·只让一些节点参与共识:最小生成树 提高效率的另一种方法是避免让所有节点都参与共识,这正是原始链BBFT所采用的。在BBFT中,有三种类型的节点:共识节点/网关节点/领导节点。这些节点形成树的结构。树是网络中节点的最小生成树(最小生成树),可以通过分布式算法导出,或者由外部服务提供。叶子的节点是共识节点;树的根是领导者节点;另一部分是网关节点。每个节点都有一个单独的任务:共识节点负责投票;网关节点不需要参与投票,但必须负责聚合共识节点发送的签名;领导者节点负责与其他领导者节点交换消息。 BBFT的操作过程如下图所示。 BBFT的共识过程是消息从根到叶传播到根的过程。
如何确保安全和生活? 在为PBFT提供新技术以提高效率的同时,还必须确保协议本身的安全性和活动性。让我们来看看上述协议如何确保两者。 ·查看更改(查看更改) FBFT遵循PBFT视图更改,即在正常条件下不替换领导节点,并且仅当超过2f + 1个节点启动视图更改时才更改领导节点。虽然视图域转换本身是一种可以取代邪恶的领导者节点的机制,但它还要求协议有三个阶段来确保协议的安全性(即,没有分离)。 ·旋转领袖 另一方面,HotStuff引入了领导节点轮换的机制,取代了每轮中的领导节点,从而避免了高昂的通信成本。领导轮换在许多BFT家庭协议中也很常见,这是目前安全机制的主流。 ·混合动力 与原始的BBFT链相比,每个公司的主管在应用视野转换和领导节点轮换时,相当于双重保险。 然而值得注意的是,目前的BBFT技术白皮书只有一轮投票模型,并没有提出两轮投票/三阶段共识模型。此外,领导节点轮换的顺序也将基于每个节点的赌注。如果节点违反协议,该节点将受到惩罚。 BBFT的挑战 基于上述分析和比较,BBFT目前面临着一些重大挑战。首先,是生成最小生成树,如何平衡分散和效率?其次,BBFT只采用单轮投票作为共识。在引入视图改变的情况下,可能发生分支,并且这样的网络也可能受到日食攻击的威胁。最后,在引入阈值签名的前提下,有必要引入分布式密钥生成(Distributed Key Generation)来共同生成私钥。技术白皮书中未提及此部分,但它可能是导致瓶颈的潜在因素。 结论 本文介绍了PBFT的特点和性能,并比较了FBFT/HotStuff/BBFT对性能问题的解决方案。最后,它总结了原有的BBFT链的未来挑战,希望能帮助读者了解BBFT的本质。 作者:Juin Chiu,Unitychain研究员&台北以太坊Meetup协办单位,目前研究兴趣共识协议/切片/自治状态。
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