谈谈 EOS 的出块时间，不可逆时间，BFT

区块链技术 2 4 月 22, 2024 0 区块链315

EOS出块时间

我们知道，新生产节点必须基于上一个区块生产新区块，因此新生产节点必须在指定的时候内接收到上一个区块的内容，否则只能跳过(只能基于上上一个区块生产)。如果出块时间太短，新节点很大可能接收不到上一个区块的内容，进而频繁出现跳块。只要有跳块，系统就会出现临时分叉，尽管EOS的DPOS的定时出块和最长链共识让系统很大可能最终达成共识，但是也会造成更多缺块，进而降低了有效单位出块数量，得不偿失。

因而一个合适的出块时间就显的很重要了，比如STEAM, BTXS的出块时间就设置为3S。那凭啥EOS能将出块时间设置为0.5S呢？因为EOS做了如下改进：

1个生产节点连续出12个块
1个生产节点内的12个块不存在接收等待问题，是0等待，肯定也不存在跳块问题。比如生产区块2时，肯定能拿到区块1的数据
21个生产节点的出块顺序是固定的，且直连
当A个节点完成12个区块时，系统会切换生产者，新的生产者B就需要通过网络接收上一个生产者的区块。由于A的区块是生产一个就广播一个，12区块传播到生产者B的可用时间最短，由于网络时延和拥堵问题，B不一定能接收A的12区块。因此为了减少跳块，必须降低A->B的时延。由于STEEM,BTSX中，生产节点是随机排序的，A->B的时延是不确定的，可能A在美国，B在中国，美国和中国的来回传播就可能需要600ms, 同时A和B可能没有直连还需要中间节点跳转才能传播，时延就更久了，因而需要设置一个比较大的出块时间，最后测试调试下来，STEEM和BTXS就设置了一个比较合理的3S经验值。EOS为了减少相邻两个节点的时延，按照节点之间的时延安排出块顺序，即时延小的安排在邻近，比如A安排为香港，B为中国就比A是美国，B为中国好太多。同时，由于这21个节点的信息是透明的，这21个节点可以直连，进一步降低传播时延。有了这两个改进后，0.5s变为可能了。当然这种固定出块顺序的确定性也带来了不安全因素，比如攻击者可以准确预估每个出块节点，就可以更容易发起攻击行为。

然后我们来看下节点地域和实际出块顺序：
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中国的节点没有将服务器部署在中国大陆的，要么在香港要么在日本，新加坡，甚至美国。

EOS区块不可逆时间

EOS中，21个生产节点轮流出块。一个区块是通过后续节点基于该区块的生产行为来间接确认的，为了实现BFT级别的不可逆，自然需要得到2/3+1的节点确认。由于每个节点生产12个区块，所以需要12(2/321+1)=12*15=180个区块确认。因而大家第一感觉是1个区块只需要后续180个区块即可变成不可逆状态。然而，如果大家在EOS区块链上查询区块的实时信息，就会发现一个区块都是在300多区块的时候才会被标识为不可逆状态。这是因为区块的确认分为两个阶段，第一个阶段是pre-commit阶段，该阶段需要接受2/3+1个节点的确认表明，超过2/3节点认可该区块。但是此时并不意味着超过2/3的节点已经了解到这个2/3确认信息。因而再次需要2/3的commit签名确认过程。两阶段签名确认流程类似下图：

EOS的特殊BFT

常规的BFT都是生产一个区块，等待共识，然后再生产一个区块，比如Tendermint和Cosmos里的PBFT的实现。由于PBFT共识需要比较长的时间(至少1s以上)，因而采用传统的PBFT是没法满足0.5s出块需求的。因而EOS 的BFT采取了不同的实现方式，出块和共识是流水并行工作的，区块生产完成后，不等待PBFT共识，继续生产同时参与并处理上一个区块的PBFT共识，当PBFT共识完成后即修改为不可逆状态。