区块链 PoS 共识——Tendermint
今天，我们来讲一下Tendermint。作为传统的数字加密货币，比特币和以太坊使用了PoS 共识机制来保障区块链网络安全有效的运行，在这种共识机制中，出现了一个新的共识算法的软件——Tendermint。
Tendermint的出现在早期的数字货币诞生之后，它拥有比传统的工作量证明协议更为安全和高效地性能。最初，Tendermint在实现共识算法之外，还同时拥有自己的数字货币——用户需要交纳保证金充当违反协议的罚款，因此，它也是另一种总意义上的股权证明协议。之后，Tendermint逐渐演变为区块链共识引擎，即插即用，替代原有的共识模块，允许所有用户主机作为节点加入分布式网络。
事实上，Tenermint基于拜占庭容错算法，用于在多台主机上同步同一个应用程序，保证数据的一致性。一方面，Tenermint对安全性能有了更高的保障，网络中即使有三分之一的机器出现故障无法工作，在Tenermint中依然能够正常运行。另一方面，Tenermint保证了不同主机之间数据的高度一致性，正常运行的主机之间拥有相同的交易日志并计算出相同的状态。事实上，安全和一致性这两个问题是分布式系统的基本问题，在很多场景尤其是货币系统中发挥着关键的作用。
Tenermint由共识引擎（Tendermint Core）和应用区块链接口(Application BlockChain Interface)两部分组成。
其中，共识引擎（Tendermint Core）是Tenermint的核心内容，是一种ABCI规范下的socket 通信协议，它是POS共识算法和拜占庭容错算法相结合的产物，保证在所有节点上交易记录都能够进行一致性排序。
应用区块链接口(Application Block Chain Interface)简称为ABCI，是一个通用接口，能够支持多种编程语言对交易进行处理。在实际处理中，开发人员不需要直接对区块链和共识算法直接进行操作，因为大部分区块链和共识方案已经被封装成内置状态机，通过Tendermint就可以实现状态机的复制，并且，Tendermint拥有友好的开发环境，支持任意编程语言的编码。
在比特币加密系统中，区块链系统中的所有节点共同维护一个数据库。如果在Tendermint实现一个这样的系统，Tendermint可以提供以下功能：一是使所有节点共享区块数据和交易数据，二是为所有交易进行一个不可更改的顺序。同时，Tendermint为应用进程和共识进程提供接口进行通信，将巨大的区块链应用软件分解成拥有独立功能的组件。在接口通信中，DeliverTx、CheckTx、Commit三种消息同于实现通信功能：
DeliverTx消息用于传递区块链中的交易信息，经过验证通过的消息会被存入数据库。
CheckTx消息用于验证区块链中的交易信息，验证交易信息是否有效，有效则继续转发。
Commit消息用于加密计算，计算当前应用的加密保证并将其放入下一个区块头。
接下来，我们来简单看一下Tendermint的共识方法，如图所示。
在Tendermint中，validator被称为验证人，他们是协议的参与者，验证人的活动是提议和投票。验证人的提议和投票是对区块发起的，如果提交成功区块将作为新的数据区块链接到区块链上，每个区块在链上占据一个高度，并且该位置相对其他区块的绝对位置固定。如果提交失败，则继续由新的验证人进行下一轮提交，仍然提交同一高度的区块。在区块提交之前，需要进行预投票和预提交两个操作，当超过三分之二的验证人对该区块进行了预投票（一个波卡）就可以证明一个预提交操作，只有超过三分之二的人对该区块进行了预提交操作，这个区块才能进行提交操作。
但是，完成了预投票和预提交并不意味着提交一定成功，离线和网络速度都可能造成提交区块失败。在进行投票操作之前，存在一段等待时间用于验证人从当前提议者处接收提议块。这种机制的存在使得Tendermint不再是一个异步协议，而是具有了一定的同步协议色彩，但是，协议除此之外的部分仍然是异步协议，当接收到超过三分之二的验证人消息时，该验证人才会继续进行下面的操作。
Tendermint依然对安全性能有较好的保障。为了保证验证人不会进行冲突块的提交操作，Tendermint制订了锁定协议，当验证人对一个区块进行预提交，他就会在该区块上被锁定，只有满足条件解锁后才能继续为下一轮的新区块继续进行提交。
关于Tendermint的知识我们就讲到这里啦。
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