Bytom2.0 共識算法介紹

術語

Epoch：一個Epoch以一定的區塊數（例如100個）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（按照節點數量還是抵押的數量）后狀態為justified，justified的節點可能會被推翻。

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

為什麼我們需要升級Bytom2.0共識

Vapor也採用了和Bytom2.0一樣的DPoS+BFT算法，且穩定運行了較長時間，並承載了很多應用，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的簽名確認將佔用大量的網絡帶寬。
0.5秒出塊使得鏈上數據佔用的磁盤空間急劇膨脹；容易導致分叉（一個節點在未收到上一個節點出塊的情況下繼續出塊）；此外，也給一些錢包、瀏覽器（需要同步區塊）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：

採用Checkpoint為單位
來進行驗證和簽名，大大減少了簽名確認所佔用的網絡帶寬
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

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（比如100個），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，而是採用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，獲得二次確認並獲得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，考慮到這部分的複雜性，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，並設置為Justified。

狀態轉換

如下圖所示，黃色粗箭頭存在一條 link，從某一個source checkpoint到target checkpoint，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justified checkpoint的鏈。