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OFGP:开源网关协议实现跨链价值流通

2018-11-1 10:26

来源: 蓝狐笔记

OFGP的独有共识机制:Braft


OFGP的共识机制是基于Raft上改进的算法,称之为BFT RAFT算法(Byzantine Fault Tolerant Raft),简称为Braft算法。
 
Raft算法是基于leader选举的一种协议。Raft有leader、follower和candidate三种角色,这些角色是可以相互转换的。
 
通过加入BFT的改进,Braft可实现网关多个节点的一致性,同时也提供容错性,包括一般性的网络故障,如节点不能工作,以及拜占庭故障等。目前的设计是在节点数量为3f+1的网络中,失效节点数为f,网络仍然可以保持正确运行。
 
Braft节点也有跟raft类似的leader、follower、candidate三种角色,同时它把时间划分为term,而不是系统时钟。每个term期间从选举leader开始,选出leader后进行请求消息同步。如果当前term没有可用的leader,会进入新的term。
 
不同节点之间通过RPC进行通信,其中有两个核心的RPC:RequestVote和AppendEntries。RequestVote RPC由candidate节点发送给其他节点,请求其他节点为自己投票。如果某个candidate节点获得了多数票,则该candidate角色转变为leader角色。AppendEntries PRC则是由leader节点发送给其他节点,一是提供心跳机制,证明其还在工作;另外就是用户复制log。
 
Braft共识算法的核心之一是选举leader,那么leader是如何选出来的?Braft的选举跟raft算法类似,当leader宕机或广播假消息,节点会对leader进行校验,同时广播校验结果。当所有节点收集到其他节点发过来的异常校验结果,一旦收集的节点数达到f+1,就会触发leader的选举。触发leader选举后,candidate开始向其他节点发送RequestVote RPC的投票请求,节点获得足够的票数(2f+1),candidate即可转换成为leader角色。为验证合法性,新leader当选后需要向其他节点展示自己的投票信息。
 
当leader选举完成后,节点如何同步共识?Leader主要负责打包区块并广播出去。
 
区块打包过程有三种状态,一是广播状态,节点校验本地term以及区块高度,确认交易并广播有效消息;二是验证状态,一旦验证通过的节点数达到2f+1(总节点数为3f+1),则信息被确认为有效。最后是上链提交状态。节点达成验证状态,被2f+1节点确认后,就可以广播区块上链,同时开始添加新区块。
 
在Braft协议中,节点是动态加入或退出,但节点的加入或退出必须得到大多数节点的认可。
 
节点加入前需要设置引导节点,通过引导节点获取所有节点信息。新节点向所有节点广播自己的加入请求信息,leader收到加入请求后,会把下一个区块设置为Reconfig类型,用于节点信息的变更;而其他节点收到加入请求后,会等待leader信息的Reconfig区块。一旦Reconfig区块共识达成,各节点把新节点信息加入到集群信息。同时,为了防止任意节点加入集群,新节点加入前需要在集群节点加上自己的host和pubkey信息,只有通过集群节点的校验后才能发起加入请求。
 
节点的退出也需要通知其他节点。节点广播退出请求后,leader会把下一个区块设置为Reconfig类型,其他节点开始等待leader的Reconfig区块。一旦Reconfig类型的区块共识完成,各节点把该节点的标记为退出。
 
最后需要关注的一点是交易过程存在异常情况的处理:比如leader创建的交易输入和输出作弊、leader不发起交易、不同节点之间的全节点不完全同步、双花、网络异常(发送签名失败或交易上链失败等)。OFGP针对这些异常情况,有自己的解决方案,这里不再详述。
 
其他需要关注的点
 
在OFGP协议中需要客户端,比如钱包来操作网关交易。用户通过钱包可以完成充值和回兑的请求。充值本质上就是在主链上发起一笔交易。不过,在交易过程中,还需要用户提供侧链地址。此外,构造交易数据时,需要按照OFGP协议的数据格式填充相关的侧链地址信息。
 
还有一点是关于私钥管理。signer负责解锁主链代币及侧链发币的签名。这里涉及到维护多重签名地址的私钥管理。为了兼顾安全和实用,OFGP采用了私钥隔离加密存储、私钥生成及签署服务独立运行,并通过私钥代理服务层对整体业务流程提供签名数据输出服务。

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