深度解析VNT Chain共識算法Vortex | 超級節點系列專題（一）_FPG

好的共識機制是一個區塊鏈項目的靈魂，它決定著項目生態能否最終走向繁榮。前不久，我們正式開啟了VNT超級節點競選及投票活動，這讓不少社區愛好者對VNTChain采用的共識機制產生了興趣，這里V特兒就和大家詳細講解一下我們的Vortex共識算法以及它對超級節點競選的意義。

在區塊鏈世界，共識一般都是通過特定的數學算法實現，常見的共識機制有PoW(工作量證明)，PoS(股權證明)，DPoS(委托權益證明)，BFT等。但每種單一的算法都有自己的優點和缺點，例如PoW模式具備高安全性與穩定性，卻犧牲了性能，其中最為典型便是比特幣。再如PoS模式是通過算法來選擇出塊共識節點，具備高性能，卻犧牲了部分的安全性與去中心化。

那么能否博取眾長設計一個即公平、安全又能保證性能的共識算法呢？這是我們創新采用Vortex共識算法的初衷，Vortex共識算法融合了DPoS、BFT與硬件加速，并融入了保證金、高安全、終局性、激勵機制等設計。

工信部等五部門：將強化虛擬現實與區塊鏈、數字孿生等技術深度融合:11月1日消息，工業和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、國家體育總局印發《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年）》，發展目標包括，到2026年，產業生態持續完善。我國虛擬現實產業總體規模超過3500億元，虛擬現實終端銷量超過2500萬臺，培育100家具有較強創新能力和行業影響力的骨干企業，打造10個具有區域影響力、引領虛擬現實生態發展的集聚區，建成10個產業公共服務平臺。

計劃指出，圍繞近眼顯示、渲染處理、感知交互、網絡傳輸、內容生產、壓縮編碼、安全可信等關鍵細分領域，做優虛擬現實+內生能力，強化虛擬現實與5G、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈、數字孿生等新一代信息技術的深度融合，疊加虛擬現實+賦能能力。[2022/11/1 12:04:59]

如何保證網絡安全高效

國家郵政局：加快推動區塊鏈等與制造業供應鏈的深度融合:國家郵政局發布《關于促進快遞業與制造業深度融合發展的意見》，加快推動5G、大數據、云計算、人工智能、區塊鏈和物聯網與制造業供應鏈的深度融合。[2020/4/2]

Vortex通過融入DPoS，能夠加速打包交易、生成區塊和驗證區塊，獲得較高的交易吞吐量；并讓所有持有代幣的用戶都可以參與到網絡治理，投票選出若干委托節點，區塊鏈完全由這些委托節點按照一定算法生成和維護。通過融入BFT，Vortex能夠實現快速終局，任何交易經過一段時間之后，總能被區塊鏈最終確認，并且無法進行回滾。同時我們對傳統BFT算法進行改進，把交易和共識拆分在兩個通道中做異步處理，提升消息處理效率；這樣取消了交易全網廣播，能夠降低網絡帶寬需求。此外Vortex還能夠應對各種攻擊，包括Nothingatstack、Longrangeattack、Doublespendingattack、Briberyattack等，有效防止分叉和數據篡改。

動態 | 區塊鏈技術將助力抵御人工智能深度偽造騙局Deepfake:據Cointelegraph消息，人們或可通過區塊鏈的數字簽名技術對各種視頻和音頻文件進行確認，從而有效抵御人工智能深度偽造騙局（Deepfake）。文章指出，人工智能深度偽造騙局是面部和語音克隆人工智能技術的結合，這種技術允許創建逼真的、電腦生成的真人視頻。區塊鏈則是對抗Deepfake技術所帶來的各種數字威脅的合法工具。Factom Protocol市場總監Greg Forst表示，如果視頻內容一經創建就上傳至區塊鏈，生成驗證標簽或圖形，則會有效抵御Deepfake。[2019/12/22]

如何在低能源成本下提高性能

在當前嚴格的效率要求下，數據中心面臨著越來越大的數據量和工作量復雜性的需求。為了滿足高性能、可擴展性和可伸縮性的目標，服務通常運行在數百到數千臺機器上。這就需要一些合作共識來維護機器的一致性。不可避免的性能開銷和需要的附加資源往往會降低一致性，導致較少的用戶必須建立更復雜的應用程序來處理潛在的不一致性。一致性需要的高成本來自達成協議所需的多輪溝通，傳統的網絡棧沒有對時間延遲或者特定的通信模式進行優化，使共識協議的加速變成了一個瓶頸。我們的另一個策略是做硬件加速，通過對共識算法里涉及到的驗簽環節做硬件加速，以實現在低能源成本下提高系統的性能。

動態 | 報告：區塊鏈等技術與物聯網加速融合，開啟了“萬物智聯” “人機深度”的新時代:據中國金融信息網報道，9月7日，2019世界物聯網博覽會新技術新產品新應用成果發布會在無錫舉行。會上，中國經濟信息社發布《2018-2019中國物聯網發展年度報告》，報告表示，5G、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術與物聯網加速融合，開啟了“萬物智聯” “人機深度”的新時代。[2019/9/9]

如何尋求各方平衡點

除了考慮性能及效率之外，對于智能網絡，要想把共識作為網絡的一種屬性，而不是只讓它在應用層上實現，還需要在實現的復雜度和中間件可達到的吞吐量中找到平衡點。而在網絡中加入區塊鏈共識協議提高系統效率是很好的選擇，如PBFT/SBFT/RBFT等共識協議。我們通過FPGA實現共識驗證的系統運行框架，FPGA具有低功耗的特點，不受傳統的CPU在數據處理方面的線速限制，在上面運行共識協議能夠降低時間延遲，通過擴展中間件的功能或添加廉價的共識給網絡處理節點，將共識協議更多的價值推廣到網絡。

通過這種在網絡級采用硬件實現共識驗證的方法，可以不增加數據中心的容量，在FPGA上實現PBFT/SBFT/RBFT等區塊鏈共識協議，降低了時間延遲。具體運作步驟如下：

1）首先構建在網絡級采用FPGA實現共識驗證的系統運行框架；

2）FPGA節點之間通過執行TCP/IP協議進行點對點連接；3）FPGA節點采用ARP、ICMP、DHCP輔助TCP/IP協議與其他FPGA節點交互，縮短TCP/IP堆棧，使FPGA處于真真實網絡中；

4）FPGA節點將數據消息轉化為滿足共識協議需要的報文格式；

5）由FPGA節點采用PBFT、SBFT或RBFT的區塊鏈共識協議對數據消息進行傳遞廣播，其他FPGA節點收到后發生發聵并進行投票。

如何保障節點公平競選

那么在VNT超級節點競選投票中，我們如何保障投票公平與生態平衡。如上述步驟，在加入網絡的FPGA節點生成注冊證書的前提下，即FPGA節點作為合法節點進入網絡。假設將三個FPGA節點編號0、1、2，首先根據區塊高度對3個節點取模，得到的余數即對應FPGA的編號，這樣選出領導節點。領導節點將規范了報文格式之后需要廣播的數據消息使用哈希函數SHA-256生成摘要，然后生成一個隨機數nonce，并用硬件加密模塊進行ECDSA計算，生成對摘要的簽名，向其他節點提交證明。其他節點收到數據信息后，通過隨機數nonce驗證簽名是否是數據發出者的，確定數據合法性，然后進行收到消息的反饋通知并對數據進行投票工作。

相比于公有鏈常用的幾類共識機制，Vortex在保證共識效率的同時，確保快速實現交易的終局性，防止交易回滾；同時在網絡中可保證持續的安全運行，在部分委托節點作惡的情況下也能繼續工作，并通過投票來替換惡意的委托節點，直到恢復到100%可靠的委托節點。此外Vortex的設計還融入激勵機制，對區塊鏈網絡中的交易打包節點、交易傳輸節點、監督節點進行獎勵，形成高效的傳輸通路和快速處理交易，對揭露節點惡意行為進行獎勵。

VNTChain采用Vortex共識算法，最終目的是希望給社區成員提供更好的體驗，與廣大社區愛好者共同構建生態未來。現在VNT超級節點競選及投票活動正在火熱進行，歡迎每一位社區成員參與到VNT社區的治理中，推動網絡和整個生態的穩定運行，共同打造更加良性、豐富、多元化的VNT社區生態，共享VNT生態繁榮。

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