波卡共识原理简介

编者按：本文来自PolkaWorld（ID：gh_6c4c2038ddba），Odaily星球日报经授权转载。

区块链节点使用共识引擎在区块链状态上达成统一。本文介绍了区块链系统中共识的基本原理，共识如何与Substrate框架中的runtime交互，以及框架中可用的共识引擎。www.hechaincaijing.com

状态机和冲突

区块链runtime是一个状态机[1]。它有一些内部状态和状态转换功能，允许它从当前状态转换到未来状态。在大多数runtime中，有些状态具有到多个未来状态的有效转换，但必须选择一个转换。

区块链必须在以下几方面达成一致： - 一些初始状态，叫做“创世” - 一系列的状态转换，每个都称为“区块” - 最终（当前）状态

为了对转换后的结果状态达成一致，区块链的状态转换功能[2]中的所有操作都必须是确定性的。

冲突排除

在中心化系统中，中心化的权限通过按照他们看到的顺序记录状态转换，在相互排斥的备选方案中进行选择，并在发生冲突时选择竞争备选方案中的第一个。在去中心化系统中，节点将看到不同顺序的交易，因此它们必须使用更精细的方法来排除交易。更复杂的是，区块链网络力求容错，这意味着即使某些参与者不遵守规则，系统也应继续提供共识的数据。

区块链将交易批处理成区块，并有一些方法来选择哪个参与者有权提交区块。例如，在PoW链中，首先找到有效工作证明的节点有权向链提交块。

Substrate提供多种区块构造算法，还允许你创建自己的： - Aura(RoundRobin) - BABE(基于插槽) - PoW

分叉选择的规则

区块包含一个区块头和一批外部对象[3]。区块头必须包含对其父块的引用，以便可以跟踪链的起源。当两个区块引用同一父块时，会发生分叉。必须解决分叉，以便只存在一个规范链。

分叉选择规则是一种算法，它获取一个区块链并选择“最佳”链，从而选择应该扩展的链。Substrate通过SelectChain展现了这个概念。

Substrate允许你编写一个自定义的分叉选择规则，或使用一个现成的。例如：

最长链规则

最长链规则简单地说，最好的链就是最长的链。Substrate用LongestChain结构提供这个链选择规则。GRANDPA用最长链规则进行投票。