使用BLS聚合签名的分组共识方案(一)

原创 PlatON

使用BLS聚合签名的分组共识方案(一)

分组共识方案在现有Giskard共识基础上,将验证节点集合随机分组,每个分组中的节点只需要在组内达成消息共识并生成该消息的BLS聚合签名,各分组再进行组间签名交换,将所有分组的签名重新聚合成完整的签名结果,从而实现该消息在整个网络的最终一致性。该方案可提升现有Giskard共识的可扩展性,降低网络通信复杂度、消息复杂度。

| 使用BLS聚合签名的目的

缩小共识范围,不需要每个验证节点都处理网络中所有的共识消息,只聚焦本组节点的消息签名,以此降低整个网络的通信复杂度和消息数量。同时,随机分组可以尽可能的减小恶意节点联合控制分组共识,最大限度地降低整个分组作弊的可能性。

| 目的分组节点的角色划分

在Giskard 1.0中,为了尽快达成消息共识,每个节点产生的消息(prepareBlock、prepareVote、 viewChange等)都尽可能的发送并转发给所有共识节点,传输开销在具有个节点的网络中达到了。因此,当节点超过一定数量时,协议的性能会急剧下降,且节点的网络流量也会大幅增加。倘若这些消息不发送给所有节点,而是通过gossip协议在整个网络中传播,消息的传播周期和消息总量依旧不可控。

为了支撑更多的共识节点数,设计了分组共识方案。验证节点通过分组机制分组后,被分成两种角色:

  • 普通节点(Slave node):只关注本组内共识,这类节点只会将共识消息在本组内发送和转发, 不对外(其他分组)发送和转发共识消息(分组聚合签名消息) 
  • 协调节点(Leader node):对本分组进行统一控制,这类节点不仅需要将共识消息在本组内发送和转发,还需要和其他分组的节点通信(主要用于组间BLS聚合签名交换)

协调节点对整个系统共识至关重要,考虑到网络的不确定性以及节点作恶的可能性,每个分组至少需要不少于分组节点总数1/5的协调节点,比如某个分组有25个节点,那么该分组一般设置为20个普通节点和5个协调节点。

同时考虑到协调节点不作为的判断依据难以确认并且重选机制复杂,这些逻辑势必会给系统带来额外开销,因此分组内的每一个节点在这两种角色上的划分并非固定,普通节点在监测到本组内的协调节点不作为时,可自动升级为协调节点并对外通信,但这也可能会造成更多的消息数量。

使用BLS聚合签名的分组共识方案(一)

本文转载自https://mp.weixin.qq.com/s/movS3s_ieSLqgqVgmn2usg

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