CBFT共识机制

简介

CBFT(Concurrent Byzantine Fault Tolerance) 并行拜占庭容错算法,从是拜占庭容错算法上发展而来新的共识算法。
CBFT算法有四个阶段:block determination、pre-prepare、prepare 和 commit,后三个阶段与PBFT算法的三个阶段类似。CBFT的一个重要优势是并发性,每个块可以与其他块并发的方式投票及建块,从而大大的提高共识速度。CBFT另一个重要特点就是可以在提交阶段检测受损节点,可以在最后阶段广播消息来识别叛徒节点。步骤包含:交易级别的确认和投票、建块、块验证、块确认。

CBFT共识算法.png

交易级别的确认和投票

所有节点对收到的交易进行hash映射,得到一个交易Hash集合,将交易Hash集合发出给其余所有节点,每个节点对收到的交易Hash集合进行2/3与运算,求得2/3以上节点的交易交集对应的交易Hash集合;对于副本Ni,假设Si是其捕获中的一组交易。 Ni广播Hi = {hash(t)| t∈S},并向其他副本sign(Hi,Ni)。这个阶段也选择一个主要的副本Np;

建块

建块节点根据这个交易Hash集合得到交易集合进行建块,将块提交给其余节点;对于每个接收到的消息(Hi,sign(Hi,Ni)),主副本Np首先使用sign(Hi,Ni)和Ni的公钥来检查Hi的一致性。然后,Np计算∩in = 1Hi。交集中的交易被添加到块B中。然后,Np向其他副本广播B和sign(B,Np)。

对块进行验证

收到块的节点通过自身的交易Hash集合和块中的交易集合对比完成验证,验证结束后将验证结果的数字签名发给其余所有节点;在这个阶段,每个副本首先使用sign(B,Np)和Np的公钥来检查B的一致性,每个副本投票B。使vote(B,Ni)表示副本Ni对B的投票(vote(B,Ni)是表示同意或拒绝)。之后,Ni将vbi =(vote(B,Ni),sign(vote(B,Ni),Ni))广播给其他副本。

块投票

第二轮投票将所有节点收到的所有对该块的投票签名后转发,从而使得每个节点收到所有节点的投票,对投票进行统计得到最终的结果,从而决定是否接纳该块;每个副本已收到所有其他副本的投票。然而,恶意副本可以向不同的副本发送不同的投票。因此,在这个阶段,每个副本Nj首先使用sign(vote(B,Ni))和Ni的公钥来检查vote(B,Ni)的一致性。然后,Nj向所有其他副本广播svj = {vb0,vb1,...,vbn}和sign(svj,Nj)。

块确认

对于每个副本Ni,它接收sv0,sv1,...,svn。对于0≤j≤n,它首先使用sign(svj,Nj)和Nj的公钥来检查svj的一致性。然后,计算B的同意的数量。如果同意的数量超过2n / 3,Ni回复agree给调用者。请注意,如果svj中的vbk与svl不同,对于j ≠ l,Nk是恶意副本。

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