当前同步算法
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
流程
对应代码
拉取区块数据
流程
对应代码
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。