Как устроена платформа

Алгоритм консенсуса PoA¶

В приватном блокчейне не всегда нужны токены - например, блокчейн может быть использован для хранения хэшей документов, которыми обмениваются организации. В таком случае, при отсутствии токенов и комиссий с транзакций, решение на базе алгоритма консенсуса PoS является избыточным. Для реализации таких решений в блокчейн-платформе Конфидент предусмотрен альтернативный алгоритм консенсуса — PoA (Proof of Authority). Разрешение на майнинг в алгоритме PoA выдаётся централизованно. Это упрощает принятие решений по сравнению с алгоритмом PoS. Модель Proof of Authority основана на ограниченном количестве валидаторов блока, что делает её масштабируемой. Блоки и транзакции проверяются заранее утвержденными участниками, которые выступают в качестве модераторов системы.

Описание алгоритма¶

На базе приведенных ниже параметров формируется алгоритм определения майнера текущего блока. Параметры консенсуса указываются в блоке consensus конфигурационного файла ноды.

t - длительность раунда в секундах (параметр конфигурационного файла ноды: round-duration).
t_s - длительность периода синхронизации, вычисляется как t*0,1, но не более 30 секунд (параметр конфигурационного файла ноды: sync-duration).
N_ban - количество пропущенных подряд раундов для выдачи бана майнеру (параметр конфигурационного файла ноды: warnings-for-ban);
P_ban - доля максимального количества забаненных майнеров, в процентах от 0 до 100 (параметр конфигурационного файла ноды: max-bans-percentage);
t_ban - продолжительность бана майнера в блоках (параметр конфигурационного файла ноды: ban-duration-blocks).
T₀ - unix time создания genesis блока.
T_H - unix time создания блока H — ключевой блок для NG.
r - номер раунда, вычисляется как (T_Current -T₀ ) div (t+ t_s ).
A_r - лидер раунда r, имеющий право на создание ключевых блоков и микроблоков для NG в раунде r.
H – высота цепочки, на которой создается ключевой блок и микроблоки для NG. Право на выпуск блока на высоте H имеет лидер раунда A_r .
M_H - майнер, выпустивший блок на высоте H.
Q_H - очередь активных на высоте H майнеров.

Очередь Q_H формируется из адресов, имеющих роль майнера. При этом учитывается, что роль майнера у выбираемых адресов не должна быть отозвана до высоты H, и не истекает до момента времени T_H .

Очередь сортируется по временной метке транзакции предоставления прав на майнинг – узел, которому права были предоставлены раньше, помещается ближе к началу очереди. Для согласованной сети эта очередь будет одинакова на каждой ноде.

Новый блок создается в течение каждого раунда r. Раунд длится t секунд. После каждого раунда отводится t_s секунд на синхронизацию данных в сети. В период синхронизации микроблоки и ключевые блоки не формируются. Для каждого раунда существует единственный лидер A_r , который имеет право создать блок в этом раунде. Определение лидера может производиться на каждом узле сети с одинаковым результатом.

Определение лидера раунда осуществляется следующим образом:

Определяется майнер M_H-1 , который создал предыдущий ключевой блок на высоте H-1.
Вычисляется очередь Q_H активных майнеров.
Из очереди исключаются неактивные майнеры (подробнее в пункте Исключение неактивных майнеров).
Если майнер блока H-1 (M_H-1 ) есть в очереди Q_H , лидером A_r становится следующий по очереди майнер.
Если майнера блока H-1 (M_H-1 ), нет в очереди Q_H , лидером A_r становится майнер, идущий в очереди за майнером блока H-2(M_H-2 ), и так далее.
Если ни одного из майнеров блоков (H-1..1) нет в очереди, лидером становится первый майнер очереди.

Данный алгоритм позволяет детерминировано вычислить и проверить майнера, который должен был создать каждый блок цепочки, за счет возможности вычислить список авторизованных майнеров на каждый момент времени. Если блок не был создан назначенным лидером в отведенное время, блоки в текущем раунде не создаются (производится пропуск раунда). Лидеры, пропускающие создание блоков, временно исключаются из очереди по алгоритму, описанному в пункте Исключение неактивных майнеров.

Валидным считается блок, выпущенный лидером A_r с временем блока T_H из полуинтервала (T₀ +(r-1)*(t+t_s ); T₀ +(r-1)*(t+t_s )+t]. Блок, созданный майнером не в свою очередь или с превышением отводимого времени, не считается валидным. После раунда длительностью t сеть синхронизирует данные в течение t_s . Лидер раунда A_r получает время t_s для того, чтобы распространить валидный блок по сети. Если каким-либо узлом сети за время t_s не был получен блок от лидера A_r , этот узел признает раунд пропущенным и ожидает новый блок H в следующем раунде r+1, от следующего лидера A_r+1 .

Параметры консенсуса t и t_s задаются в конфигурационном файле ноды. При этом, параметр t должен совпадать у всех участников сети, иначе произойдет форк сети.

Синхронизация времени между узлами сети¶

Каждый узел сети должен синхронизировать время приложения с доверенным NTP-сервером в начале каждого раунда. Адрес и порт сервера указывается в конфигурационном файле ноды. Сервер должен быть доступен каждой ноде сети.

Исключение неактивных майнеров¶

Если каким-либо майнером N_ban раз подряд было пропущено создание блока, этот майнер исключается из очереди на t_ban последующих блоков (параметр ban-duration-blocks в конфигурационном файле ноды). Исключение выполняется каждым узлом самостоятельно на основании вычисляемой очереди Q_H и информации о блоке H и майнере M_H . С помощью параметра P_ban задается максимально допустимая доля исключенных майнеров в сети относительно всех активных майнеров в любой момент времени. Если при достижении N_ban пропусков раунда известно, что максимальная доля исключенных майнеров P_ban достигнута, то исключение очередного майнера не производится.

Мониторинг¶

Мониторинг консенсуса PoA помогает выявлять факты создания и распространения невалидных блоков, а также пропуски очереди майнерами. Дальнейшие действия по выявлению и устранению неисправностей, а также блокировке вредоносных узлов выполняются администраторами сети.

В целях мониторинга процесса формирования блоков для алгоритма PoA в InfluxDB размещаются следующие данные:

Активный список майнеров, отсортированный в порядке предоставления прав на майнинг.
Плановая временная метка раунда.
Фактическая временная метка раунда.
Текущий майнер.

Изменение параметров консенсуса¶

Изменение параметров консенсуса (время раунда и периода синхронизации) выполняется на основании данных конфигурационного файла ноды на высоте from-height. Если какая-либо из нод сети не укажет новые параметры, произойдет форк блокчейна.

Пример конфигурации:

// specifying inside of the blockchain parameter
consensus {
  type = poa
  sync-duration = 10s
  round-duration = 60s
  ban-duration-blocks = 100
  changes = [
    {
      from-height = 18345
      sync-duration = 5s
      round-duration = 60s
    },
    {
      from-height = 25000
      sync-duration = 10s
      round-duration = 30s
    }]
 }