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当前同步算法

区块同步代码分析

dag 同步

名词解释

tips 节点

即 dag 的尖端节点。也就是如果我们把 dag 看成单链,那么就是当前高度最高的节点,放到 dag 图中,则是在当前某个时间领域内的无子区块的节点。

确认的 tips 节点表示需要从这些节点开始同步后续的子节点。

accumulator

merkle tree,叶子节点即我们的数据的hash值节点,可以快速验证和遍历叶子节点。更多详见https://cookbook.starcoin.org/zh/docs/concepts/accumulator

dag accumulator 构建流程

1)Genesis 是 accumulator 的最左叶子节点;是 accumulator 的起始节点。

2)每次对 dag 节点的子节点做 hash 运算,hash 值作为 accumulator 中的节点下一个叶子节点。若 dag 的节点没有子节点,则保留下来,继续参与 hash 运算。

3)若所有节点都没有子节点,则构建 accumulator 完成,tips节点也找到了。

如下图,从 Genesis 开始,accumulator 的叶子节点都是上一个节点的子节点的 hash,从而构建出一个 accumulator(只画出叶子节点,省略没有画出 accumulator 的根节点和非叶子节点):

使用 accumulator 确认 tips 节点

构建好 accumulator 后,accumulator 的叶子节点中最右一个节点就是 tips 节点。

例如前面的例子中,JML 就是当前 dag 的 tips 节点。

tips节点后续节点的增加

tips 增加节点时,如上图,分别增加了 P 和 V,它的 dag 结构和 accumulator 如下(新增黄色节点):

可以看到,另一个节点的 accumulator 和 本节点的 accumulator 从 JMKL 开始就不一致,因此确认的 tips应该是 JMKL 而不是 JML。

另一种情况是如下图:

这种情况下,由于 V 的父节点包含了 K,那么导致 ac

cumulator 从 JMKL 开始后面也是不一致的,那么此时确认的 tips 节点应该也是 JMKL,即应该从 JMKL 开始同步后续的子节点。

由此可见,增加新节点会造成 accumulator 的尾部发生变化,这个是正常的,对比第一张图,其 tips 节点是 JML,和其前一个节点仅少了一个 K,可见 JML 作为 tips 是很不稳定的,被新来的 PMV 替代也是正常。

因此,同步时,需要讲 JMKL 这样的节点找出来。

同步的三大任务

确认tips节点和验证历史节点

为什么要确认和验证

主要原因有两个:

1、握手;同步两个节点之间的状态;同步

2、防止恶意 peer 假冒诚实节点,必须通过历史区块的验证才能识别出节点是否为诚实节点。

确认和验证流程

对应代码

待补充

同步新的tips节点

获取后续节点

拉取数据内容

对应代码

拉取区块数据

攻击和异常

accumulator 的稳定性

前面说了,如果 tips 节点继续插入新的节点,那么 accumulator 尾部会出现不稳定的节点,这主要是因为并发的原因,如果我们设置 ghostdag 的 k = 1,那么就跟单链一样了不稳定的问题会大大降低,但也失去了并发的特性。因此,稳定性和并发需要有一个平衡,必须保证大部分稳定(越老越稳定),也需要有一定的并发能力。

控制稳定性和并发的平衡,这里需要引入时间窗口的概念,即 tips 节点只能在特定的时间窗口内去加入新节点,过了窗口期,就只能在下一个 tips 节点加入新节点了。

以下是一个例子:

若不控制节点的插入,那么 accumulator 会变得很不稳定,例如下图中,突然插入一个 X 节点,导致几乎整个 accumulator 都变了:

因此必须防止 X 这样的节点插入进来,因此,dag 的插入应该对区块的时间戳进行校验,若父子区块的时间戳差值超过窗口时间,则子区块应该被拒绝,从而减少 accumulator 的不稳定。

冒充诚实节点

时间复杂度

同步流程图

其它

使用startup info存储同步快照

节点握手的时候需要同步 chain info

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