Ripple共識(shí)算法的工作流程介紹

Ripple 是什么？

1.Ripple 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Ripple（瑞波）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)源支付協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)去中心化的貨幣兌換、支付與清算功能。在 Ripple 的網(wǎng)絡(luò)中，交易由客戶端（應(yīng)用）發(fā)起，經(jīng)過(guò)追蹤節(jié)點(diǎn)（tracking node）或驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)（validatingnode）把交易廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。追蹤節(jié)點(diǎn)的主要功能是分發(fā)交易信息以及響應(yīng)客戶端的賬本請(qǐng)求。驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)除包含追蹤節(jié)點(diǎn)的所有功能外，還能夠通過(guò)共識(shí)協(xié)議，在賬本中增加新的賬本實(shí)例數(shù)據(jù)。

2.Ripple 共識(shí)算法

Ripple 的共識(shí)達(dá)成發(fā)生在驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)之間，每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)都預(yù)先配置了一份可信任節(jié)點(diǎn)名單，每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)都預(yù)先配置了一份可信任節(jié)點(diǎn)名單，稱為 UNL（Unique Node List）。在名單上的節(jié)點(diǎn)可對(duì)交易達(dá)成進(jìn)行投票。每隔幾秒，Ripple 網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)行如下共識(shí)過(guò)程：

1）每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷收到從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過(guò)來(lái)的交易，通過(guò)與本地賬本數(shù)據(jù)驗(yàn)證后，不合法的交易直接丟棄，合法的交易將匯總成交易候選集（candidate set）。交易候選集里面還包括之前共識(shí)過(guò)程無(wú)法確認(rèn)而遺留下來(lái)的交易。

2）每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)把自己的交易候選集作為提案發(fā)送給其他驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。

3）驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)在收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的提案后，如果不是來(lái)自 UNL上的節(jié)點(diǎn)，則忽略該提案；如果是來(lái)自 UNL 上的節(jié)點(diǎn)，就會(huì)對(duì)比提案中的交易和本地的交易候選 候選集，如果有相同的交易，該交易就獲得一票。在一定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)交易獲得超過(guò) 50%的票數(shù)時(shí)，則該交易進(jìn)入下一輪。沒(méi)有超過(guò) 50%的交易，將留待下一次共識(shí)過(guò)程去確認(rèn)。

4）驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)把超過(guò) 50%票數(shù)的交易作為提案發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)，同時(shí)提高所需票數(shù)的閾值到 60%，重復(fù)步驟 3）步驟 4），直到閾值達(dá)到 80%。

5）驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)把經(jīng)過(guò) 80%UNL 節(jié)點(diǎn)確認(rèn)的交易正式寫(xiě)入本地的賬本數(shù)據(jù)中，稱為最后關(guān)閉賬本（Last Closed Ledger），即賬本最后（最新）的狀態(tài)。

圖1

圖2

上圖是共識(shí)算法流程，我們 SCRY 的 Using AuthenTIcaTIon in CertificaTIon agreement Based Swarm Intelligence 集群智能認(rèn)證，群體認(rèn)證數(shù)據(jù)簽名也是基于 Ripple 變種。

在 Ripple 的共識(shí)算法中，參與投票節(jié)點(diǎn)的身份是事先知道的，因此，算法的效率比 PoW 等匿名共識(shí)算法要高效，交易的確認(rèn)時(shí)間只需幾秒鐘。當(dāng)然，這點(diǎn)也決定了該共識(shí)算法只適合于權(quán)限鏈（Permissioned chain）的場(chǎng)景。Ripple 共識(shí)算法的拜占庭容錯(cuò)（BFT）能力為（n-1）/5，即可以容忍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中 20%的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)拜占庭錯(cuò)誤而不影響正確的共識(shí)。