网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Espresso 全新性能基准背后的共识机制变革:从链式提交到单视图终局 - - HotShot 重构之路

0
分享至

链式提交存在的痛点

Espresso 的共识协议 HotShot,一直属于 HotStuff 体系:基于节点轮换的领导者模式,核心逻辑是简单的投票 + 证书确认机制,而非其他公链采用的最长链规则或者委员会抽样方案。

旧版 HotShot 采用链式 HotStuff:在视图 v 中提出的区块,即便集齐法定多数投票,也不会立刻达成终局。它的证书必须被打包进视图 v+1 的提案中,而视图 v+1 自身的证书,又需要打包进视图 v+2,原始区块才算满足协议的提交规则。

这套设计经过充分论证、已有大量研究。链式机制可以将法定多数证书的开销分摊到多个区块,让共识流程与消息通信形成紧凑、统一的流水线:每个视图只产生一次提案、一轮投票,循环往复。 代价就是延迟:一个区块何时终局,取决于后续多少个视图能顺利完成,而不只是它自身投票轮次的速度。如果后续的领导者响应缓慢、离线或者存在拜占庭恶意行为,这条提交链上所有排队的区块都会被卡住 — — 哪怕这些区块本身已经集齐了所需的全部投票。

该协议的核心目标,是为众多下游链快速完成数据终局。而这种 “一个区块的终局依赖后续领导者活性” 的耦合结构,正是 HotShot 实现亚秒级终局的最大阻碍。想要解决这个问题,不能只优化上层实现,必须重新设计提交规则本身。

重构方案:两轮投票,同一视图内完成终局

新版协议在同一个视图内完成终局,采用两轮连续的全网互投,替代旧方案里 “领导者汇总一轮投票 + 跨多视图链式提交” 的模式。

1. 领导者提出区块,利用纠删码将区块拆分为多个小块,分发至所有验证节点;

2. 验证节点收到分片后,向所有其他验证节点广播第一轮投票,而不是发给下一轮领导者;

3. 任意节点收集到法定多数第一轮投票后,自行生成证书 1,锁定该区块,并立刻广播第二轮投票;

4. 任意节点收集到法定多数第二轮投票后,生成证书 2,区块正式达成终局。

这套结构和 PBFT 等经典 BFT 协议的两阶段提交逻辑一致:一轮预备投票锁定取值,一轮提交投票完成终局;以此保证诚实验证节点的法定多数,不可能同时锁定两个相互冲突的区块。 关键区别在于这套两轮机制的摆放位置:旧版方案中,对应的两轮逻辑分散在不同视图,每个视图都有独立领导者、独立提案,每一处都存在阻塞风险;新版方案两轮投票全部在当前提案视图内完成。区块能否终局,只取决于验证节点对它的投票,和后续任何领导者的状态无关。

全网互投 vs 领导者汇总投票

另一项结构性改动是消息交互模式。 旧协议采用线性的领导者汇总模式:验证节点把投票发给单一领导者,由领导者汇总投票生成证书;证书只有被打包进领导者的下一次提案后,全网其余节点才能看到。这种方式带宽开销低,每轮消息复杂度为 O (n),但引入了单点延迟与活性风险:汇总投票的领导者必须诚实、在线、响应迅速,否则整轮流程卡住。

新版协议采用全网互投:每个验证节点向其余所有节点广播投票,节点只要观测到法定多数投票,就可以独立组装证书。消息复杂度上升到 O (n²),但彻底消除了投票汇总瓶颈,去掉了一类由单点节点故障引发的活性失效问题。 同时,旧协议专门用来处理这类阻塞问题的视图同步子协议也不再需要。在全网互投、节点可独立组装证书的模式下,错过部分投票的节点,只要收到别人组装好的证书,就能完成决策;仅当领导者确实离线或作恶时,依靠简单的超时证书即可处理。

在约 100 个验证节点的规模下,投票报文很小,O (n²) 的消息开销完全可控。这是适配 HotShot 当前验证节点规模的取舍;如果验证节点数量提升一个数量级以上,则需要配套方案优化,比如委员会抽样、聚合签名、分层投票转发等。我们将其视作网络去中心化路线中的扩容问题,和本次聚焦的终局延迟优化相互独立。

数据可用性:提升效率,取消数据可用性委员会

旧版方案需要一个专门的数据可用性(DA)委员会:在共识投票启动之前,先接收区块负载、投票并出具 DA 证书。这套机制的初衷是提供一条更快的兜底路径,防止领导者截留数据时,只能依靠 VID(信息分发方案)重建区块。

新版协议完全依托 VID 实现数据可用性,核心原因是区块重建速度大幅提升:领导者按照质押权重,通过纠删码为每个验证节点生成分片。验证节点只有拿到属于自己的分片,才会发起第一轮投票。 这就意味着:集齐法定多数第一轮投票,本身就可以证明全网存在可用于重建区块的分片集合。如果三分之二质押份额节点完成投票,就代表三分之二质押份额持有对应分片;而纠删码保证,这些分片足以还原完整区块。 DA 委员会被彻底移除,省去了一整轮投票与负载分发流程。

和其他已上线共识协议的对比

以太坊 Gasper(LMD-GHOST 分叉选择 + Casper FFG 终局机制)

它的设计取舍面向另一个方向:验证节点规模远大于 HotShot,明确支持普通质押用户使用配置一般的硬件、低带宽运行;终局依托纪元边界检查点实现,而非逐区块出具证书。 这些设计决定了以太坊终局耗时以分钟计,而非毫秒:固定出块时隙、数万验证节点的大规模签名聚合、终局组件叠加在分叉选择规则之上,而非一套统一的 BFT 提交链路。这并不是设计缺陷,而是一套合理的权衡 — — 优先最大化验证节点参与度、抗审查能力,而非结算延迟。HotShot 的验证节点规模可控、基于质押机制,从设计之初就定位为快速完成数据终局,处在取舍空间的另一位置。

CometBFT(基于 Tendermint 的公链共识引擎)

CometBFT 已经可以实现单区块快速终局,采用 “领导者提案、验证节点投票” 的轮次结构,包含预投票、预提交两类投票,和新旧版 HotShot 同源,都属于两阶段 BFT 提交体系。 新版 HotShot 和 CometBFT 的核心差异,在于投票承载的内容:CometBFT 每一轮广播、投票的对象是完整区块;新版 HotShot 广播纠删码分片,投票本身就充当数据可用性证明。这点至关重要:HotShot 同时为大量独立下游链处理区块终局,数据可用性保障需要独立于任意一条下游链的区块大小。 另外 CometBFT 每一轮依旧是线性、以领导者为中心的消息模式;HotShot 转向全网互投,目的就是把 “依赖下一个领导者” 这个环节从关键路径上剔除。

最终收益:极速终局,安全保障不变

改造后的共识协议具备这些特性:区块终局仅取决于对它投票的验证节点,不受后续领导者影响;数据可用性由达成终局的同一法定多数投票从数学层面保证,不再需要单独协商;新的消息模式以带宽开销为代价,消除一整类活性瓶颈。

正是这套组合设计,让亚秒级终局成为可能,同时没有削弱 HotShot 一贯的 BFT 安全保证:协议依旧可以容忍少于 1/3 质押份额的恶意节点,不存在两个冲突区块同时拿到两份证书的情况。



特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
冷空气影响频繁 上海今天傍晚起雨水明显

冷空气影响频繁 上海今天傍晚起雨水明显

看看新闻Knews
2026-11-03 10:32:08
情况很严重了!大家做好长期打算吧!

情况很严重了!大家做好长期打算吧!

经济学教授V
2026-11-03 07:06:55
天降惊喜!巴萨锁定 7000 万世界级王牌!弗里克要亲自面谈

天降惊喜!巴萨锁定 7000 万世界级王牌!弗里克要亲自面谈

澜归序
2026-11-03 09:40:51
胜率83%!民主党赢定了?特朗普或打伊朗泄愤,中美和好要等2028

胜率83%!民主党赢定了?特朗普或打伊朗泄愤,中美和好要等2028

观察者小海风
2026-11-03 07:15:34
【微特稿】民调:美民主党对共和党中期选举领先优势缩小

【微特稿】民调:美民主党对共和党中期选举领先优势缩小

新华社
2026-11-03 12:43:32
举着收款码堵死一条街:天津滨江道拥堵事件

举着收款码堵死一条街:天津滨江道拥堵事件

马俊哲律师
2026-11-03 11:15:21
名宿点名!曼联锁定世界最佳主帅!卡里克已经撑不住了

名宿点名!曼联锁定世界最佳主帅!卡里克已经撑不住了

澜归序
2026-11-03 09:47:15
骂了多年的“蠢设计”竟然是自己用错了?这波操作,后知后觉

骂了多年的“蠢设计”竟然是自己用错了?这波操作,后知后觉

抠搜侠
2026-10-24 14:06:09
科技小登集体闪崩!市场何时见底?中金:一看港股,二要重现924时刻

科技小登集体闪崩!市场何时见底?中金:一看港股,二要重现924时刻

金石随笔
2026-11-03 14:20:11
就在大家都以为中国会坚决回应时,北京却选择了战略克制。

就在大家都以为中国会坚决回应时,北京却选择了战略克制。

回京历史梦
2026-08-22 18:23:43
卡拉斯发表涉俄言论,外国记者:G20不是你来批准宾客名单的晚宴

卡拉斯发表涉俄言论,外国记者:G20不是你来批准宾客名单的晚宴

聚焦真实瞬间
2026-11-03 01:11:51
休息日爬山5小时没回工作消息,女子被解除劳动合同,公司:其在办公室纠缠、在部门群发酵问题,还在网络发布不实信息;女子:已申请仲裁

休息日爬山5小时没回工作消息,女子被解除劳动合同,公司:其在办公室纠缠、在部门群发酵问题,还在网络发布不实信息;女子:已申请仲裁

江津融媒
2026-11-02 21:51:15
中期选举最后冲刺!纽约时报民调:民主党在6个关键红州领先

中期选举最后冲刺!纽约时报民调:民主党在6个关键红州领先

新浪财经
2026-11-02 23:06:33
从但斌到段永平,大佬纷纷踩雷!

从但斌到段永平,大佬纷纷踩雷!

大财可富司机
2026-11-02 16:50:40
中国潜水教练在马尔代夫18米水下遭3名外籍潜水人员拉拽撕扯,涉事船宿方:已提交调查

中国潜水教练在马尔代夫18米水下遭3名外籍潜水人员拉拽撕扯,涉事船宿方:已提交调查

扬子晚报
2026-10-30 15:56:02
官宣!丰田雷克萨斯首款国产车,将上市!

官宣!丰田雷克萨斯首款国产车,将上市!

电动内参
2026-10-31 23:29:32
她大概是全地球最“恨”马云的女人,那年支付宝抽奖拿下一个亿,她乐坏了,立马辞掉国企工作满世界飞

她大概是全地球最“恨”马云的女人,那年支付宝抽奖拿下一个亿,她乐坏了,立马辞掉国企工作满世界飞

背包旅行
2026-10-27 12:12:27
标价1099美元的电脑,沃尔玛照单发货两台

标价1099美元的电脑,沃尔玛照单发货两台

我是一个粉刷匠2
2026-11-01 23:59:59
詹姆斯15+7+9!76人126-107公牛,看数据:他是头号功臣!

詹姆斯15+7+9!76人126-107公牛,看数据:他是头号功臣!

运筹帷幄的篮球
2026-11-03 09:38:48
苹果居然悄悄降价了!可以退差价

苹果居然悄悄降价了!可以退差价

花果科技
2026-11-01 23:09:45
2026-11-03 16:08:49
吴说 incentive-icons
吴说
科技信息的分享披露与评论
2542文章数 6808关注度
往期回顾 全部

科技要闻

马斯克也哭穷!Grok Bot额度暴跌

头条要闻

中国不申办2036年奥运会 七国入围意向名单亚洲有三国

头条要闻

中国不申办2036年奥运会 七国入围意向名单亚洲有三国

体育要闻

领意甲最低的工资,踢着最幸福的足球

娱乐要闻

巴图自曝已改姓后,英如嫡直播摊牌

财经要闻

AI缺电,美国科技巨头盯上老核电站

汽车要闻

百万超跑同款悬架? 第二代海豹07野心不小

态度原创

教育
家居
时尚
手机
数码

教育要闻

一句“拿去银行”,是商务英语里最硬的“信用背书”

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

全世界都在“抄”戴文青木,包括今天的Jennie

手机要闻

苹果等级森严!iPhone 18e继续死磕60Hz刘海屏:无缘灵动岛

数码要闻

我国广电视听形成“两个10亿”超大规模市场格局

无障碍浏览 进入关怀版