本体网络

关于VBFT共识算法VBFT 是一个结合 PoS 、 VRF （Verifiable Random Function）和 BFT 的全新共识算法，是 OCE （Ontology Consensus Engine）的核心共识算法。

VBFT 支持共识群体的规模性扩展，通过 VRF 保障了共识群体生成的随机性和公平性，同时保证快速地达到状态终局性。

本体的核心网络主要由两部分组成:

共识网络

共识网络由所有共识节点组成，负责对本体网络中的事务请求进行共识，生成区块，维护一致性账本，并将共识后的区块分发到同步节点网络中 。

共识候选网络

候选网络中的节点不参与共识，但保持与共识网络的同步状态，实时将最新的共识区块更新到自己维护的账本中。

候选网络也对共识网络进行监控，监控共识网络状态，对共识区块进行验证，并协助管理本体网络。

共识网络的规模通过共识管理合约进行管理。共识网络中的每个节点都由其节点管理人锁定对应的 Stake 。

共识网络的构建本体共识网络是由本体共识管理合约构建的，共识管理合约永久性在本体网络中运行，且定期更新共识网络中节点列表，更新共识网络中 VBFT 算法的配置参数。

在 VBFT 算法参数中，一个重要的参数为共识网络节点的 PoS 表。VBFT 运行过程中，所有节点根据当前的共识 PoS 表，随机选择每一轮参与共识的节点，由随机选择的节点完成对应轮的共识工作。

算法概述VBFT 算法可以认为是传统 BFT 算法在可验证随机方向的一个改进。在 VBFT 算法中，首先基于 VRF 在共识网络中依次选择出一轮共识的备选区块提案节点集，区块验证节点集和区块确认节点集，然后由选出的节点集完成共识。

由于 VRF 引入的随机性，每轮区块的备选提案节点／验证节点／确认节点都不相同，而且难以预测，从而极大提高共识算法的抗攻击性。

VBFT 算法可以概述如下：

VBFT 的每轮共识中，

根据 VRF 从共识网络中选择备选提案节点，各个备选节点将独立提出备选区块；

根据 VRF 从共识网络中选择多个验证节点，每个验证节点将从网络中收集备选的区块，进行验证，然后对最高优先级的备选区块进行投票；

根据 VRF 从共识网络中选择多个确认节点，对上述验证节点的投票结果进行统计验证，并确定出最终的共识结果。

所有节点都将接收确认节点的共识结果，并在一轮共识确认后开启新的共识。

VRF当前 VBFT 算法中的每一轮区块的 VRF 值都是由前一轮共识区块所确定的。具体算法是从上一个区块中提取易变信息，然后计算哈希生成 1024 位的哈希值，将此哈希值作为下一个区块的 VRF 值 。

节点选择VBFT 算法以上一轮共识后的可验证随机值为索引，在 PoS 表中选择节点参与新一轮的共识，由于 PoS 表的生成兼顾了节点所属人的 PoS 信息和整个共识网络的整体治理策略，虽然 VRF 值本身可以假设为均匀分布的随机值，VBFT 的随机节点选择依然是服从本体的共识网络管理策略。

由于一个区块生成的 VRF 值是可验证的，在不发生区块分叉的情况下所有节点对于同一高度区块的 VRF 也将是一致的。

VBFT 算法中基于 VRF 在 PoS 表中选择节点是顺序进行，因此每个 VRF 值都确定了一个备选提案节点的顺序，此随机选择的节点顺序也是共识一致的。

分叉选择本体作为一个公有链，运行在公有网络之中，必然面临着公有网络中的故障和恶意攻击。虽然 VBFT 共识算法通过随机方法选择节点参与共识，已经很大程度提高网络攻击的难度，但在发生网络隔离时依然面临着分叉的风险。

在前面介绍过每一个区块的 VRF 将可以确定一种节点排序顺序，在 VBFT 进行 fork choice 时，VBFT 将节点的排序顺序定义为节点的优先级顺序，然后基于此优先级顺序计算每个分叉的优先级权重，每个节点根据各个分叉的优先级权重选择合适的分叉。

由于每个区块都是由 VRF 确定节点的优先级顺序，对于恶意产生的分叉，很难或者说不可能持续维持自己的高优先级，因此恶意产生的分叉将很快消亡。也因此，VBFT 算法提供了快速的状态终局性 。

自动配置为维护本体共识网络的网络质量，本体共识管理合约将定期自动更新共识网络中的节点列表。在发生网络风险时，共识管理合约也支持通过基于 Stake 的投票，强制更新共识网络中的节点列表。

一个新的节点在获得更多 Stake ，并且确认满足共识网络的节点性能需求后，将在下一次共识网络更新时被加入共识网络。

共识网络自动更新的时间是以区块为单位。每一次更新的共识网络在完成给定数目的区块共识后，下一个区块的备选提案节点必须构建一个共识管理合约执行事务，并将其作为区块中第一个事务打包到提案区块中；对应的共识验证节点和确认节点也将以此验证提案区块的有效性。

在包含共识管理合约事务的区块完成共识后，每个节点将自动执行共识管理合约，更新共识节点列表，至此完成共识节点列表的更新。

性能对比共识机制适用场景性能效率共识确认时间共识确认时间举例共识节点数量防恶意节点数资源消耗安全可控POW公有链<20tps慢比特币：60 分钟 以太坊：1 分钟-50%高低DPOS公有链>500tps中比特股：10秒小于30有低高PBFT联盟链/专有链>1000tps快FISCO-BCOS：1秒 Fabric：1秒小于30不超过 1/3 共识节点低高VBFT公有链/专有链>3000tps中ontology testnet：5-10 秒小于1000可配置拜占庭容错数目，不超过 1/3 共识节点低高Paxos/RAFT联盟链/专有链>5000tps快FISCO-BCOS：1 秒小于30无低高