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Huobi Chain 共识算法 Overlord:通过共识和执行的并行解决金融公链的性能_竞技宝官网

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Overlord 是由 Nervos 研发团队近期研发的原创共识算法,这一共识算法的经常出现是基于 Huobi Chain 的金融应用于场景市场需求。为什么要分开设计出有一种新的共识算法?它比起于现有的主流的 BFT 共识算法(PBFT、Tendermint、Hotstuff……)有什么有所不同?下面,竟然我们和 Muta 团队的周昀一起来理解一下 Overlord 的设计思路与设计特点。

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当前我们于是以处在一个信息大爆炸的时代,在无时不刻不被过量信息围困的处境下,想客观精确地探究不得而知事物的本质,显得出现异常艰苦。然而我们一直深信,卓越的产品源自开创性思维,亦步亦趋必定逃不出自己铸就的天花板,因此我们要求屏蔽一切现有成熟期的方案套路,从最完整的市场需求抵达,一砖一瓦地构建我们的愿景。确认共识算法的目标最初在为 Huobi Chain 设计共识算法的时候,我们并没立马着手于技术选型,而是再行付出代价灵魂三问:Huobi Chain 的服务对象是谁?必须解决问题什么问题?需要建构什么社会价值?在此期间,我们大力吸取了金融、管理等领域专业人士的建议,紧密追踪市场的现实市场需求,细心倾听社区的对系统,经过与数个团队无数次严谨的意见交流之后,再一在 2019 年 6 月,获得了阶段性的结论。

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鉴于当前金融市场和区块链技术应用于比较混杂的现状,Huobi Chain 的定位是:基于区块链的,高效的,全球性的金融市场基础设施。「高效」对应高速迸发的链上交易;「全球化」对应底层链友好关系的兼容性和高度可扩展性;「基础设施」则意味著链上应用于研发的标准化、精修改,并需要在未来构成非常丰富的开发者生态。

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只是这样简简单单的一句话,却向底层链明确提出了具体的硬性指标。共识是一条链的心脏,心脏必需高效强壮,链上应用于才能蓬勃有力。为了构建火币公链的目标,我们必须一个需要反对上百个共识节点、符合数千笔每秒的交易处置能力,且交易延后不多达数秒的 BFT 共识算法。

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现行主流共识算法调研我们调研了市场上所有主流的 BFT 共识算法:PBFT、Tendermint、Hotstuff……失望的是,这些共识算法皆无法符合我们的市场需求。PBFT 作为最先经常出现的实用性拜占庭容错共识算法,仅次于的问题是 ViewChange 时,造成 O(n^3) 的过高消息复杂度。Tendermint 是 2017 年明确提出的共识算法,其核心使用了「瞄准—关卡」机制,修改了 Leader 转换过程。但是该算法却损失了号召性(Responsiveness),这意味著即使正处于极好的网络条件下,仍须要面对相同的出块时间。

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另一方面该算法 Viewchange 虽然有所精简,复杂度减少至 O(n^2),但依旧无法符合我们对较高共识效率的市场需求。Hotstuff 于 2019 年通过 Libra 走出大众视野,在消息复杂度和提高号召性上做到了很多改良,但是交易的证实最少必须 3 个区块,这一容许在特定环境下,将无法符合某些特定业务和场景的市场需求。面对困局,我们要求迎难而上,打造出一套全新的共识算法,于是就有了 Overlord。

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该算法早已已完成了第一阶段的设计研发,可行性的工程构建已在 GitHub 上开源,目前测算早已需要反对上百个共识节点,符合数千笔每秒的交易处置能力,而且交易延后不多达数秒,交易上链即不能回滚。那么 Overlord 是如何需要符合这些市场需求的?Overlord 的创意之处引进单体亲笔签名机制,减少消息复杂度首先,Overlord 引进了单体亲笔签名机制,每一轮的共识投票消息,由各个共识节点发送给 Leader,并由 Leader 亲笔签名后将零散的消息单体为一,再行广播给其他节点。这一原作将消息复杂度从 O(n^2) 减少至 O(n),进而可以反对数百个共识节点。

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使用「超时+刹车」机制,解决问题 Leader 害人,加快共识进程,减少工程构建可玩性与此同时,网卓新闻网,Overlord 使用了「超时+刹车」的机制来解决问题 Leader 害人的问题,明显加快了共识进程,同时减少了工程构建可玩性。同时,由于消息的数量大幅度上升,消息共识(投票等)所占到比特率的比例也有了一定的上升,这更进一步提高了共识效率。

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并行处理出块和投票,出块更慢、交易处置能力更高另一方面,Overlord 构建了并行处理出块和投票。这意味著区块校验(还包括共识交易的实时)与第一轮投票过程可以分段展开,这比起与其他共识算法出块更慢、交易处置能力更高。解法耦状态定序与交易共识,使区块的共识过程和继续执行过程可以分段Overlord 最重要的一个创意点,也是这个算法最核心的思想,在于解法耦了状态定序与交易共识,从而使得区块的共识过程和继续执行过程可以分段。

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比起于 Tendermint 等候继续执行结果后再行展开下一次共识,Overlord 的共识效率有了跨越式提高,因为比特率的空闲等候明显降低。而且在这种原作下,区块上链即证实,交易不能回滚。这将很大的限于于具有大量交易或者简单合约的金融业务场景。

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我们十分深信,Overlord 将沦为下一代标准化的共识解决方案。有意思的命名故事想起 Overlord 的命名,它只不过和我们的 Layer 2 解决方案 Muta 一脉相承(暴雪粉应当不必须小编成多说什么了)。

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