Vortex共识算法对超级节点竞选的意义是什么

好的共识机制是一个区块链项目的灵魂，它决定着项目生态能否最终走向繁荣。前不久，我们正式开启了VNT超级节点竞选及投票活动，这让不少社区爱好者对VNT Chain采用的共识机制产生了兴趣。

在区块链世界，共识一般都是通过特定的数学算法实现，常见的共识机制有PoW（工作量证明），PoS（股权证明），DPoS（委托权益证明），BFT（拜占庭容错）等。但每种单一的算法都有自己的优点和缺点，例如PoW模式具备高安全性与稳定性，却牺牲了性能，其中最为典型便是比特币。再如PoS模式是通过算法来选择出块共识节点，具备高性能，却牺牲了部分的安全性与去中心化。

那么能否博取众长设计一个即公平、安全又能保证性能的共识算法呢？这是我们创新采用Vortex共识算法的初衷，Vortex共识算法融合了DPoS、BFT与硬件加速，并融入了保证金、高安全、终局性、激励机制等设计。

如何保证网络安全高效

Vortex通过融入DPoS，能够加速打包交易、生成区块和验证区块，获得较高的交易吞吐量；并让所有持有代币的用户都可以参与到网络治理，投票选出若干委托节点，区块链完全由这些委托节点按照一定算法生成和维护。通过融入BFT，Vortex能够实现快速终局，任何交易经过一段时间之后，总能被区块链最终确认，并且无法进行回滚。同时我们对传统BFT算法进行改进，把交易和共识拆分在两个通道中做异步处理，提升消息处理效率；这样取消了交易全网广播，能够降低网络带宽需求。此外Vortex还能够应对各种攻击，包括Nothing at stack、Long range attack、Double spending attack、Bribery attack等，有效防止分叉和数据篡改。

如何在低能源成本下提高性能

在当前严格的效率要求下，数据中心面临着越来越大的数据量和工作量复杂性的需求。为了满足高性能、可扩展性和可伸缩性的目标，服务通常运行在数百到数千台机器上。这就需要一些合作共识来维护机器的一致性。不可避免的性能开销和需要的附加资源往往会降低一致性，导致较少的用户必须建立更复杂的应用程序来处理潜在的不一致性。一致性需要的高成本来自达成协议所需的多轮沟通，传统的网络栈没有对时间延迟或者特定的通信模式进行优化，使共识协议的加速变成了一个瓶颈。我们的另一个策略是做硬件加速，通过对共识算法里涉及到的验签环节做硬件加速，以实现在低能源成本下提高系统的性能。

如何寻求各方平衡点

除了考虑性能及效率之外，对于智能网络，要想把共识作为网络的一种属性，而不是只让它在应用层上实现，还需要在实现的复杂度和中间件可达到的吞吐量中找到平衡点。而在网络中加入区块链共识协议提高系统效率是很好的选择，如PBFT（实用拜占庭容错算法）/SBFT（简化拜占庭容错算法）/RBFT（冗余拜占庭容错算法）等共识协议。我们通过FPGA实现共识验证的系统运行框架，FPGA（现场可编程门阵列）具有低功耗的特点，不受传统的CPU在数据处理方面的线速限制，在上面运行共识协议能够降低时间延迟，通过扩展中间件的功能或添加廉价的共识给网络处理节点，将共识协议更多的价值推广到网络。

通过这种在网络级采用硬件实现共识验证的方法，可以不增加数据中心的容量，在FPGA上实现PBFT/ SBFT/RBFT等区块链共识协议，降低了时间延迟。具体运作步骤如下：

1）首先构建在网络级采用FPGA实现共识验证的系统运行框架；

2）FPGA节点之间通过执行TCP/IP（传输控制协议/因特网互联协议）协议进行点对点连接；3）FPGA节点采用ARP（地址解析协议）、ICMP（控制报文协议）、DHCP（动态主机配置协议）辅助TCP/IP协议与其他FPGA节点交互，缩短TCP/IP堆栈，使FPGA处于真真实网络中；

4）FPGA节点将数据消息转化为满足共识协议需要的报文格式；

5）由FPGA节点采用PBFT、SBFT或RBFT的区块链共识协议对数据消息进行传递广播，其他FPGA节点收到后发生发聩并进行投票。

如何保障节点公平竞选

那么在VNT超级节点竞选投票中，我们如何保障投票公平与生态平衡。如上述步骤，在加入网络的FPGA节点生成注册证书的前提下，即FPGA节点作为合法节点进入网络。假设将三个FPGA节点编号0、1、2，首先根据区块高度对3个节点取模（三个FPGA节点），得到的余数即对应FPGA的编号，这样选出领导节点。领导节点将规范了报文格式之后需要广播的数据消息使用哈希函数SHA-256生成摘要，然后生成一个随机数nonce，并用硬件加密模块进行ECDSA计算，生成对摘要的签名，向其他节点提交证明。其他节点收到数据信息后，通过随机数nonce验证签名是否是数据发出者的，确定数据合法性，然后进行收到消息的反馈通知并对数据进行投票工作。

相比于公有链常用的几类共识机制，Vortex在保证共识效率的同时，确保快速实现交易的终局性，防止交易回滚；同时在网络中可保证持续的安全运行，在部分委托节点作恶的情况下也能继续工作，并通过投票来替换恶意的委托节点，直到恢复到100%可靠的委托节点。此外Vortex的设计还融入激励机制，对区块链网络中的交易打包节点、交易传输节点、监督节点进行奖励，形成高效的传输通路和快速处理交易，对揭露节点恶意行为进行奖励。

VNT Chain采用Vortex共识算法，最终目的是希望给社区成员提供更好的体验，与广大社区爱好者共同构建生态未来。现在VNT超级节点竞选及投票活动正在火热进行，欢迎每一位社区成员参与到VNT社区的治理中，推动网络和整个生态的稳定运行，共同打造更加良性、丰富、多元化的VNT社区生态，共享VNT生态繁荣。