Bytom2.0 共識算法介紹_INT:AlchemyDAO

術語

Epoch：一個Epoch以一定的區塊數來記數，在同一個Epoch下驗證者節點是固定的，下一個Epoch會根據上一個Epoch投票情況產生新的驗證者。

Checkpoint：共識算法不會處理鏈中的所有區塊，而是以Checkpoint為單位來驗證，一般情況下以一個Epoch的區塊數作為一個Checkpoint。

Justified：一個Checkpoint在收到一次2/3確認后狀態為justified，justified的節點可能會被推翻。

Finalized：一個已經justified的Checkpointc的子節點被justified后，則Checkpointc轉化為finalized，具有finalized的checkpoint不可被推翻。

General Bytes 加密貨幣 ATM 服務遭到攻擊，導致數據庫和加密貨幣被盜:金色財經報道，據General Bytes官方推特消息，General Bytes 加密貨幣 ATM 服務在3月17、18號受到攻擊，攻擊者利用系統里的上傳接口上傳并運行了惡意的Java程序，然后攻擊者獲得了服務器里數據庫的權限和熱錢包提幣API Key。

根據慢霧MistTrack統計，損失大約180萬美金。目前官方已發布事件公告和修復方案，相關用戶如有運營此類服務可以立即聯系官方。此前消息，General Bytes在2022年8月也遇到了安全事件，但官方沒有披露是否有加密貨幣被盜。[2023/3/19 13:12:51]

為什么我們需要升級Bytom2.0共識

比特幣ATM提供商Chainbytes正在薩爾瓦多建立一個比特幣ATM制造中心:比特幣ATM提供商Chainbytes正在薩爾瓦多建立一個比特幣ATM制造中心，Chainbytes 透露，它計劃“讓薩爾瓦多成為整個美洲的比特幣ATM制造中心”。（bitcoinnews）[2021/6/24 0:02:31]

Vapor也采用了和Bytom2.0一樣的DPoS+BFT算法，且穩定運行了較長時間，并承載了很多應用，但同時也發現存在以下問題：

在高速出塊的情況下，每個區塊都要進行2/3的簽名確認將占用大量的網絡帶寬。0.5秒出塊使得鏈上數據占用的磁盤空間急劇膨脹；容易導致分叉；此外，也給一些錢包、瀏覽器造成了一些性能上的瓶頸。共識算法未經過有效的安全性驗證，傳統的BFT算法一般都需要兩次確認。Bytom2.0對共識進行了升級，以解決上述的幾個問題：

動態 | Bytecoin暫定于4月份進行硬分叉升級:Bytecoin發布了新的路線圖，并將于今天晚些時候發布Amethyst v3.4.1，該版本加強了平臺軟件與內存池之前的交互，進一步減少了滯后時間。此外，BCN暫定于4月份進行硬分叉升級。[2019/3/7]

采用Checkpoint為單位來進行驗證和簽名，大大減少了簽名確認所占用的網絡帶寬將0.5s一個塊延長為6s一個塊，降低分叉概率對每個Checkpoint進行兩次確認，第一次為Justified狀態，第二次才進入最終確認Finalized狀態Bytom2.0升級后，在以下多個方面可以獲得較大提升：

節約能源更好的性能提升更好的經濟安全性更強的擴展性

比特大陸AI負責人湯煒偉：比特大陸未來每一代AI產品都會支持Bytom挖礦計算，更有助于Bytom和AI的結合:今天下午，在“2018區塊鏈+人工智能高峰論壇”上，比特大陸AI負責人湯煒偉在演講中表示，人工智能芯片和POW公鏈結合在一起形成強大的算力，為PoW公鏈非常好的保駕護航。BYTOM的PoW算法充分利用了張量計算、矩陣計算的非線性特性，PoW公鏈算法具有優秀的不可逆加密特性。基于張量計算的PoW公鏈算法具有很好的前景和生命力，比特大陸未來每一代AI產品都會支持Bytom挖礦計算，AI芯片加速，更有助于Bytom和AI的結合，生命力更強。讓AI智能機器賦能更強生命力，用Blockchain智能機器更好維護信任的公鏈，使得生產力和生產關系都能并行往前走。[2018/4/27]

共識過程

1、在Bytom2.0鏈剛啟動時，由創世節點負責出塊。此時其他節點可進行抵押BTM來成為共識節點，普通參與者可對共識節點進行投票。

2、每個投票和選舉輪次稱為一個Epoch，一個Epoch包含一組區塊，在該Epoch中共識節點是固定的，下一個Epoch開始根據投票數量重新選舉共識節點。

3、當下一個Epoch檢測到有合法的共識節點達到一定個數時，創世節點停止出塊，由共識節點出塊。

4、從當前Epoch開始，每隔6秒出1個塊，每個共識節點按照票數排序輪流進行出塊。

5、Bytom2.0不會對每個區塊進行驗證，而是采用Checkpoint為單位來處理，一般情況下以一個Epoch的區塊數作為一個Checkpoint。

6、Bytom2.0會對每個Checkpoint進行兩次確認，一次是Checkpoint在收到2/3確認后狀態為Justified，此時還可被推翻，而等到其子節點也被確認為Justified狀態后，獲得二次確認并獲得Finalized狀態，此時獲得最終確認且不能被推翻。

7、為了防止無利害攻擊，Bytom2.0會對同時進行同一高度的兩個區塊簽名的共識節點進行懲罰，罰沒其抵押的部分BTM，考慮到這部分的復雜性，Bytom2.0會在共識穩定后逐步引入該機制

選舉和出塊過程

CheckPoint驗證

每個Checkpoint會經過一輪共識節點的驗證和簽名，當獲得超過2/3的簽名后，Checkpoint會得到一次確認，并設置為Justified。

狀態轉換

如下圖所示，黃色粗箭頭存在一條link，從某一個sourcecheckpoint到targetcheckpoint，如果該link得到2/3?簽名，target變成justified。如果source是他的直接父節點才會變成finalized，出塊會跟隨具有最大高度justifiedcheckpoint的鏈。

小結

Bytom2.0的共識算法，是基于Vapor共識算法的經驗和教訓，同時吸收了ETHCasper的相關設計理念，但對于其復雜的部分又進行了優化，推出的適合于比原鏈自身的一種創新共識。

Bytom2.0的共識算法，在節能，性能，對抗攻擊能力和擴展性等方面都具有優勢，共識算法作為區塊鏈底層最重要的基礎協議，必將在Bytom2.0上發揮巨大的價值。

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