Consensus以太坊共识引擎
之前讲了以太坊的挖矿逻辑，还没真正涉及到POW的实现。上面也讲到过以太坊的共识引擎有两种，ethash和clique。ethash本质上就是一种POW算法，clique则是POA(ProofOfAuthortiy)算法。目前以太坊采用的是ethash共识引擎，也就是POW算法。今天分别看下两种共识算法的源码实现。
Ethash算法
原理
抛开其内部实现哈希的算法，其基本原理可以用一个公式表示：
RAND(h, nonce) <= M / d
这里h表示区块头的哈希，nonce表示一个自增的变量，RAND表示经过一系列算法生成一个类似随机数的函数。
M表示一个极大的数，d则是当前区块的难度值header.diffculty。
但是涉及到ethash内部哈希值的计算方式就不得不提以下几个概念。
DAG
说到这想起一个题外话，之前看到网上有人问比特币矿机能用来挖以太币吗。怎么说呢，有钱任性的话也是可以的，因为这样做的结果是入不敷出。这是为什么呢？
Bitcoin的POW是完全基于算力的，而Ethash则是基于内存和算力的，它和计算机的内存大小和内存带宽正相关。计算能力再强，它每次读取内存的带宽是有限的，这就是为什么即使用来昂贵的ASIC矿机来挖以太币，收益也不会比PC号多少。但是 ，道高一尺魔高一丈，据说比特大陆已经研发出用于以太坊的专业矿机，不过价格不菲每台800美元。题外话就说到这，接着回归正题。
我们知道POW算法依赖一个nonce值输入算法来得到一个低于困难度阈值的哈希值，Eth引入了DAG来提供一个大的，瞬态，依赖于块头哈希和Nonce随机生成的固定资源的子集来参与最终哈希值的计算。
DAG资源大约占用1GB大小的内存。 其文件存储路径为:
Mac/Linux：$(HOME)/.ethash/full-R
- Windows: $(HOME)/Appdata/Local/Ethash/full-R
-
其文件目录命名的意义为：
：一个十进制整数，当前的修订版本 ：16个小写的十六进制数字，指定了当前epoch(在以太坊中每30000个区块会生成一个DAG，这个DAG被称为epoch，大约5.2d，125h)种子哈希的前8个字节
DAG文件的内部格式:
1.little-endian小端模式存储(每个unint32以little-endian格式编码)
2.headerBytes：8-byte magic number(0xfee1deadbaddcafe)
3.DAG是一个uint32s类型的二维数组，维度是N * 16，N是一个幻数(从16777186开始)
4.DAG的行应按顺序写入文件，行之间没有分隔符
下图便是我Mac上的几个DAG文件：
DAG路径
ethash依赖于DAG实现POW，从mining的wiki中得知：DAG需要很长时间才能生成。如果客户端仅按需生成它，可能会在找到新纪元的第一个块之前看到每个纪元转换的漫长等待。一般会预先计算DAG来避免在每个epoch过渡时发生过长的等待时间。geth执行自动的DAG生成，每次维持两个DAG来保障epoch过渡流畅。
Dagger-Hashimoto
ethash算法，又叫Dashimoto (Dagger-Hashimoto)，是Hashimoto算法结合Dagger之后产成的一个变种。其实，在最开始以太坊使用的POW就叫Dagger-Hashimoto。后来，进一步改进后便产生了被命名为ethash的Dashimoto算法最新版本。这里暂且以最新的ethash为例去分析，旧版本有兴趣的可以自己看看。
ethash设计的初衷旨在实现以下目标:
1.IO饱和度:算法应消耗几乎所有可用的内存访问带宽(有效的抵抗ASIC)
2.GPU友好:尽可能地使用GPU进行挖矿。
3.轻客户端可验证性:轻客户端应该能够在0.01秒内验证一轮挖掘的有效性，Python或Javascript中验证不到0.1秒，最多1 MB内存（但指数增加）
4.轻客户端减速:使用轻客户端运行算法的过程应该比使用完整客户端的过程慢得多，以至于轻客户端算法不是经济上可行的实现挖掘实现的途径，包括通过专用硬件
5.轻客户端快速启动:轻客户端应该能够完全运行并能够在40秒内在Javascript中验证块
ethash的大概流程是这样的：
1.先根据block number以及block header计算出一个种子值seed
2.使用seed产生一个16MB的伪随机数集cache
3.根据cache生成一个1GB的数据集DAG(可以根据cache快速定位DAG中指定位置的元素，所以一般轻客户端保存cache，完整客户端保存DAG)
4.从DAG中随机选择元素对其进行hash，然后判断哈希值是否小于给定值
5.cache和DAG每个周期(1000个块)更新一次。DAG从1GB开始随着时间线性增长，现在好像达到20多GB了
源码撸起来
wiki里关于ethash代码的分析是以Python为例的，这里我们看官方go-ethereum里的源码实现。
// Ethash is a consensus engine based on proof-of-work implementing the ethash
// algorithm.
type Ethash struct {
// ethash配置
config Config
// 内存缓存，可反复使用避免再生太频繁
caches *lru // In memory caches to avoid regenerating too often
// 内存数据集
datasets *lru // In memory datasets to avoid regenerating too often
// Mining related fields
// 随机工具，用来生成种子
rand *rand.Rand // Properly seeded random source for nonces
// 挖矿的线程数
threads int // Number of threads to mine on if mining
// 挖矿通道
update chan struct{} // Notification channel to update mining parameters
// 平均哈希率
hashrate metrics.Meter // Meter tracking the average hashrate
// The fields below are hooks for testing
// 共享pow,无法再生缓存
shared *Ethash // Shared PoW verifier to avoid cache regeneration
// 未通过pow的区块号，包括fakeMode
fakeFail uint64 // Block number which fails PoW check even in fake mode
// 验证工作返回消息前的延迟时间
fakeDelay time.Duration // Time delay to sleep for before returning from verify
// 同步锁
lock sync.Mutex // Ensures thread safety for the in-memory caches and mining fields
}
// New creates a full sized ethash PoW scheme.
// 生成ethash对象
func New(config Config) *Ethash {
if config.CachesInMem <= 0 {
log.Warn("One ethash cache must always be in memory", "requested", config.CachesInMem)
config.CachesInMem = 1
}
if config.CacheDir != "" && config.CachesOnDisk > 0 {
log.Info("Disk storage enabled for ethash caches", "dir", config.CacheDir, "count", config.CachesOnDisk)
}
if config.DatasetDir != "" && config.DatasetsOnDisk > 0 {
log.Info("Disk storage enabled for ethash DAGs", "dir", config.DatasetDir, "count", config.DatasetsOnDisk)
}
return &Ethash{
config: config,
caches: newlru("cache", config.CachesInMem, newCache),
datasets: newlru("dataset", config.DatasetsInMem, newDataset),
update: make(chan struct{}),
hashrate: metrics.NewMeter(),
}
}
generateDataset-DAG生成
这里涉及到两个存储数据的类cache和dataset,他们的数据结构类似。我猜想这里的cache对应ethash需要的缓存cache，dataset对应相应的DAG。
// cache wraps an ethash cache with some metadata to allow easier concurrent use.
// cache使用一些元数据包装ethash缓存，以便更容易并发使用。
type cache struct {
// 属于哪一个epoch
epoch uint64 // Epoch for which this cache is relevant
// 该内存存储于磁盘的文件对象
dump *os.File // File descriptor of the memory mapped cache
// 内存映射
mmap mmap.MMap // Memory map itself to unmap before releasing
// 实际使用的内存
cache []uint32 // The actual cache data content (may be memory mapped)
once sync.Once // Ensures the cache is generated only once
}
...
// dataset wraps an ethash dataset with some metadata to allow easier concurrent use.
type dataset struct {
epoch uint64 // Epoch for which this cache is relevant
dump *os.File // File descriptor of the memory mapped cache
mmap mmap.MMap // Memory map itself to unmap before releasing
dataset []uint32 // The actual cache data content
once sync.Once // Ensures the cache is generated only once
}
上面说了，在计算块头和nonce的哈希时需要用到DAG数据集。这时，会首先从磁盘检索对应需要的DAG文件，有则加载，没有的话就新建一个DAG数据集。
// dataset tries to retrieve a mining dataset for the specified block number
// by first checking against a list of in-memory datasets, then against DAGs
// stored on disk, and finally generating one if none can be found.
// 在磁盘上找到一个DAG，如果没有则创建
func (ethash *Ethash) dataset(block uint64) *dataset {
// 计算当前对应的epoch
epoch := block / epochLength
currentI, futureI := ethash.datasets.get(epoch)
current := currentI.(*dataset)
// Wait for generation finish.
// 这里有的话会直接加载，没有的话才会真的创建 详见generate代码
current.generate(ethash.config.DatasetDir, ethash.config.DatasetsOnDisk, ethash.config.PowMode == ModeTest)
// If we need a new future dataset, now's a good time to regenerate it.
// 创建一个将来的DAG以保障epoch过渡流畅
if futureI != nil {
future := futureI.(*dataset)
go future.generate(ethash.config.DatasetDir, ethash.config.DatasetsOnDisk, ethash.config.PowMode == ModeTest)
}
return current
}
这里有个常量epochLength，我们先来看下有关它的定义。因为后面源码用到了许多类似的常量，我们必须清楚他们表示的意义。
const (
// 初始dataset的字节数 1GB
datasetInitBytes = 1 << 30 // Bytes in dataset at genesis
// 每epoch dataset数据集的增长量
datasetGrowthBytes = 1 << 23 // Dataset growth per epoch
// 初始cache的字节数 16MB
cacheInitBytes = 1 << 24 // Bytes in cache at genesis
// 每epoch cache的字节数增长
cacheGrowthBytes = 1 << 17 // Cache growth per epoch
// 每个epoch包含的区块数
epochLength = 30000 // Blocks per epoch
// mix位宽
mixBytes = 128 // Width of mix
// hash长度
hashBytes = 64 // Hash length in bytes
// 散列中的32位无符号整数的个数 DAG是个uint32s类型的二维数组，每个uint32s的元素个数为hashWords
hashWords = 16 // Number of 32 bit ints in a hash
// 每个数据集元素datasetItem的父数 从datasetParents个伪随机选择的缓存数据得到一个datasetItem
datasetParents = 256 // Number of parents of each dataset element
// 一次cache生成的循环次数
cacheRounds = 3 // Number of rounds in cache production
// hashimoto循环中的访问次数
loopAccesses = 64 // Number of accesses in hashimoto loop
)
接着深入到generate函数，这里也可以从代码中看到它在磁盘里的存储路径。
// generate ensures that the dataset content is generated before use.
// 确保在使用之前生成DAG数据集
func (d *dataset) generate(dir string, limit int, test bool) {
d.once.Do(func() {
//cache和dataset集合(DAG)大小计算
csize := cacheSize(d.epoch*epochLength + 1)
dsize := datasetSize(d.epoch*epochLength + 1)
seed := seedHash(d.epoch*epochLength + 1)
if test {
csize = 1024
dsize = 32 * 1024
}
// If we don't store anything on disk, generate and return
// 目前DAG目录里还不存在DAG文件，则根据cache创建DAG
if dir == "" {
cache := make([]uint32, csize/4)
generateCache(cache, d.epoch, seed)
d.dataset = make([]uint32, dsize/4)
generateDataset(d.dataset, d.epoch, cache)
}
// Disk storage is needed, this will get fancy
// 需要磁盘存储
var endian string
if !isLittleEndian() {
endian = ".be"
}
path := filepath.Join(dir, fmt.Sprintf("full-R%d-%x%s", algorithmRevision, seed[:8], endian))
logger := log.New("epoch", d.epoch)
// We're about to mmap the file, ensure that the mapping is cleaned up when the
// cache becomes unused.
runtime.SetFinalizer(d, (*dataset).finalizer)
// Try to load the file from disk and memory map it
// 加载DAG文件并将内存映射到它
var err error
d.dump, d.mmap, d.dataset, err = memoryMap(path)
if err == nil {
logger.Debug("Loaded old ethash dataset from disk")
return
}
logger.Debug("Failed to load old ethash dataset", "err", err)
// No previous dataset available, create a new dataset file to fill
// 没有以前的可用数据集，创建要填充的数据集文件
cache := make([]uint32, csize/4)
generateCache(cache, d.epoch, seed)
d.dump, d.mmap, d.dataset, err = memoryMapAndGenerate(path, dsize, func(buffer []uint32) { generateDataset(buffer, d.epoch, cache) })
if err != nil {
logger.Error("Failed to generate mapped ethash dataset", "err", err)
d.dataset = make([]uint32, dsize/2)
generateDataset(d.dataset, d.epoch, cache)
}
// Iterate over all previous instances and delete old ones
// 迭代更新DAG文件并删除过于老旧的
for ep := int(d.epoch) - limit; ep >= 0; ep-- {
seed := seedHash(uint64(ep)*epochLength + 1)
path := filepath.Join(dir, fmt.Sprintf("full-R%d-%x%s", algorithmRevision, seed[:8], endian))
os.Remove(path)
}
})
}
那一个DAG集合具体是怎么生成的呢，这就要看generateDataset的内部代码了。
// generateDataset generates the entire ethash dataset for mining.
// This method places the result into dest in machine byte order.
// 创建用于挖掘的DAG数据集，将结果按机器字节顺序存放到dest
func generateDataset(dest []uint32, epoch uint64, cache []uint32) {
// Print some debug logs to allow analysis on low end devices
logger := log.New("epoch", epoch)
start := time.Now()
defer func() {
elapsed := time.Since(start)
logFn := logger.Debug
if elapsed > 3*time.Second {
logFn = logger.Info
}
logFn("Generated ethash verification cache", "elapsed", common.PrettyDuration(elapsed))
}()
// Figure out whether the bytes need to be swapped for the machine
// 判断是否是小端模式
swapped := !isLittleEndian()
// Convert our destination slice to a byte buffer
// 将dest转化为字节缓冲区dataset
header := *(*reflect.SliceHeader)(unsafe.Pointer(&dest))
header.Len *= 4
header.Cap *= 4
dataset := *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&header))
// Generate the dataset on many goroutines since it takes a while
// 我们知道一个dataset庞大到需要占用月1GB空间
// 所以这里为了加快创建速度，开启多协程来创建它
// 协程数
threads := runtime.NumCPU()
size := uint64(len(dataset))
// 创建一个等待信号量，目的是为了等所有协程执行完毕再结束主协程
var pend sync.WaitGroup
pend.Add(threads)
var progress uint32
for i := 0; i < threads; i++ {
go func(id int) {
defer pend.Done()
// Create a hasher to reuse between invocations
// 一个在调用之间重用的哈希
keccak512 := makeHasher(sha3.NewKeccak512())
// Calculate the data segment this thread should generate
// 计算当前协程应该计算的数据量
batch := uint32((size + hashBytes*uint64(threads) - 1) / (hashBytes * uint64(threads)))
first := uint32(id) * batch
limit := first + batch
if limit > uint32(size/hashBytes) {
limit = uint32(size / hashBytes)
}
// Calculate the dataset segment
// 计算dataset数据
percent := uint32(size / hashBytes / 100)
for index := first; index < limit; index++ {
// dataset数据集由若干个datasetItem组成
item := generateDatasetItem(cache, index, keccak512)
// 字节序反转，以保证最后按小端模式存储
if swapped {
swap(item)
}
//将计算好的一个datasetItem添加到dataset
copy(dataset[index*hashBytes:], item)
if status := atomic.AddUint32(&progress, 1); status%percent == 0 {
logger.Info("Generating DAG in progress", "percentage", uint64(status*100)/(size/hashBytes), "elapsed", common.PrettyDuration(time.Since(start)))
}
}
}(i)
}
// Wait for all the generators to finish and return
pend.Wait()
}
...
// generateDatasetItem combines data from 256 pseudorandomly selected cache nodes,
// and hashes that to compute a single dataset node.
// 组合来自256个伪随机选择的缓存节点的数据，用于计算单个数据集节点的哈希值
func generateDatasetItem(cache []uint32, index uint32, keccak512 hasher) []byte {
// Calculate the number of theoretical rows (we use one buffer nonetheless)
// 计算理论行数
rows := uint32(len(cache) / hashWords)
// Initialize the mix
mix := make([]byte, hashBytes)
binary.LittleEndian.PutUint32(mix, cache[(index%rows)*hashWords]^index)
for i := 1; i < hashWords; i++ {
binary.LittleEndian.PutUint32(mix[i*4:], cache[(index%rows)*hashWords+uint32(i)])
}
keccak512(mix, mix)
// Convert the mix to uint32s to avoid constant bit shifting
// 将mix转换为uint32类型，前面讲过DAG是一个uint32s类型的二维数组
intMix := make([]uint32, hashWords)
for i := 0; i < len(intMix); i++ {
intMix[i] = binary.LittleEndian.Uint32(mix[i*4:])
}
// fnv it with a lot of random cache nodes based on index
// fnv运算从256个伪随机选择的缓存节点的数据得到一个datasetItem的值
for i := uint32(0); i < datasetParents; i++ {
parent := fnv(index^i, intMix[i%16]) % rows
fnvHash(intMix, cache[parent*hashWords:])
}
// Flatten the uint32 mix into a binary one and return
// uint32转化成二进制小端格式
for i, val := range intMix {
binary.LittleEndian.PutUint32(mix[i*4:], val)
}
keccak512(mix, mix)
return mix
}
Seal()实现ethash
我们上面分析挖矿逻辑时，分析到了agent内部是通过Engine.seal来实现挖矿的。这里我们就可以来看看ethash的Seal()实现。
// Seal implements consensus.Engine, attempting to find a nonce that satisfies
// the block's difficulty requirements.
// Seal实现了共识引擎，找到满足块的难度要求的Nonce值。
func (ethash *Ethash) Seal(chain consensus.ChainReader, block *types.Block, stop <-chan struct{}) (*types.Block, error) {
// If we're running a fake PoW, simply return a 0 nonce immediately
// ModeFake模式立即返回
if ethash.config.PowMode == ModeFake || ethash.config.PowMode == ModeFullFake {
header := block.Header()
header.Nonce, header.MixDigest = types.BlockNonce{}, common.Hash{}
return block.WithSeal(header), nil
}
// If we're running a shared PoW, delegate sealing to it
// 共享模式，转到它的共享对象执行Seal操作
if ethash.shared != nil {
return ethash.shared.Seal(chain, block, stop)
}
// Create a runner and the multiple search threads it directs
// 创建runner和它指挥的多重搜索线程
abort := make(chan struct{})
found := make(chan *types.Block)
// 线程锁
ethash.lock.Lock()
// 获取挖矿线程
threads := ethash.threads
if ethash.rand == nil {
// 获取种子seed
seed, err := crand.Int(crand.Reader, big.NewInt(math.MaxInt64))
if err != nil {
ethash.lock.Unlock()
return nil, err
}
// 执行成功，拿到合法种子seed，通过其获得rand对象，赋值
ethash.rand = rand.New(rand.NewSource(seed.Int64()))
}
ethash.lock.Unlock()
if threads == 0 {
// 如果设定的线程数为0，则实际线程数同CPU数
threads = runtime.NumCPU()
}
if threads < 0 {
// 允许在本地/远程周围禁用本地挖掘而无需额外的逻辑
threads = 0 // Allows disabling local mining without extra logic around local/remote
}
// 创建一个计数的信号量
var pend sync.WaitGroup
for i := 0; i < threads; i++ {
//信号量赋值
pend.Add(1)
go func(id int, nonce uint64) {
// 信号量值减1
defer pend.Done()
// 挖矿工作
ethash.mine(block, id, nonce, abort, found)
}(i, uint64(ethash.rand.Int63()))
}
// Wait until sealing is terminated or a nonce is found
// 一直等到找到符合条件的nonce值
var result *types.Block
select {
case <-stop:
// Outside abort, stop all miner threads
// 停止信号
close(abort)
case result = <-found:
// One of the threads found a block, abort all others
// 其中有线程找到了合法区块
close(abort)
case <-ethash.update:
// Thread count was changed on user request, restart
// 重启信号
close(abort)
pend.Wait()
return ethash.Seal(chain, block, stop)
}
// Wait for all miners to terminate and return the block
// 等待所有矿工终止并返回该区块
// Wait判断信号量计数器大于0，就会阻塞
pend.Wait()
return result, nil
}
// mine is the actual proof-of-work miner that searches for a nonce starting from
// seed that results in correct final block difficulty.
// 实际的POW，从种子开始搜索一个nonce，直到正确的合法区块出现
func (ethash *Ethash) mine(block *types.Block, id int, seed uint64, abort chan struct{}, found chan *types.Block) {
// Extract some data from the header
// 从区块头中取出一些数据
var (
header = block.Header()
hash = header.HashNoNonce().Bytes()
target = new(big.Int).Div(maxUint256, header.Difficulty)
number = header.Number.Uint64()
dataset = ethash.dataset(number)
)
// Start generating random nonces until we abort or find a good one
// 开始生成随机的随机数，直到我们中止或找到一个合法的
var (
// 初始化一个变量来表示尝试次数
attempts = int64(0)
// 初始化nonce值，后面该值会递增
nonce = seed
)
logger := log.New("miner", id)
logger.Trace("Started ethash search for new nonces", "seed", seed)
search:
for {
select {
case <-abort:
// Mining terminated, update stats and abort
// 停止信号
logger.Trace("Ethash nonce search aborted", "attempts", nonce-seed)
ethash.hashrate.Mark(attempts)
break search
default:
// We don't have to update hash rate on every nonce, so update after after 2^X nonces
// 不必更新每个nonce的哈希率，所以在2 ^ X nonces之后更新
attempts++
if (attempts % (1 << 15)) == 0 {
// 尝试次数达到2^15，更新hashrate
ethash.hashrate.Mark(attempts)
attempts = 0
}
// Compute the PoW value of this nonce
// 计算当前nonce的pow值
digest, result := hashimotoFull(dataset.dataset, hash, nonce)
if new(big.Int).SetBytes(result).Cmp(target) <= 0 {
// Correct nonce found, create a new header with it
// 找到合法的nonce值，为header赋值
header = types.CopyHeader(header)
header.Nonce = types.EncodeNonce(nonce)
header.MixDigest = common.BytesToHash(digest)
// Seal and return a block (if still needed)
select {
case found <- block.WithSeal(header):
logger.Trace("Ethash nonce found and reported", "attempts", nonce-seed, "nonce", nonce)
case <-abort:
logger.Trace("Ethash nonce found but discarded", "attempts", nonce-seed, "nonce", nonce)
}
break search
}
nonce++
}
}
// Datasets are unmapped in a finalizer. Ensure that the dataset stays live
// during sealing so it's not unmapped while being read.
runtime.KeepAlive(dataset)
}
在mine()中hashimotoFull()是为nonce值计算pow的算法，我们继续深入到这个函数中。在它的附近我们发现一个hashimotoLight()函数，这两个函数的入参结构相同，内部代码的处理逻辑也相同。不同的是,前者传的是cache数据集，后者是dataset数据集，再结合名字可以猜测hashimotoLight是hashimotoFull的轻量级实现。
// hashimotoFull aggregates data from the full dataset (using the full in-memory
// dataset) in order to produce our final value for a particular header hash and
// nonce.
// 在传入的数据集中通过hash和nonce值计算加密值
func hashimotoFull(dataset []uint32, hash []byte, nonce uint64) ([]byte, []byte) {
// 定义一个lookup函数，用于在数据集中查找数据
lookup := func(index uint32) []uint32 {
offset := index * hashWords
return dataset[offset : offset+hashWords]
}
// 将原始数据集进行了读取分割，然后传给hashimoto函数
return hashimoto(hash, nonce, uint64(len(dataset))*4, lookup)
}
...
// hashimoto aggregates data from the full dataset in order to produce our final
// value for a particular header hash and nonce.
// 在传入的数据集中通过hash和nonce值计算加密值
func hashimoto(hash []byte, nonce uint64, size uint64, lookup func(index uint32) []uint32) ([]byte, []byte) {
// Calculate the number of theoretical rows (we use one buffer nonetheless)
// 计算数据集理论的行数
rows := uint32(size / mixBytes)
// Combine header+nonce into a 64 byte seed
// 合并header和nonce到一个40bytes的seed
seed := make([]byte, 40)
copy(seed, hash)
binary.LittleEndian.PutUint64(seed[32:], nonce)
// 将seed进行Keccak512加密
seed = crypto.Keccak512(seed)
// 从seed中获取区块头
seedHead := binary.LittleEndian.Uint32(seed)
// Start the mix with replicated seed
// 开始与重复seed的混合 mixBytes/4 = 128/4=32
// 长度32，元素uint32 mix占4*32=128bytes
mix := make([]uint32, mixBytes/4)
for i := 0; i < len(mix); i++ {
mix[i] = binary.LittleEndian.Uint32(seed[i%16*4:])
}
// Mix in random dataset nodes
// 定义一个temp，与mix结构相同，长度相同
temp := make([]uint32, len(mix))
for i := 0; i < loopAccesses; i++ {
parent := fnv(uint32(i)^seedHead, mix[i%len(mix)]) % rows
for j := uint32(0); j < mixBytes/hashBytes; j++ {
copy(temp[j*hashWords:], lookup(2*parent+j))
}
// 将mix中所有元素都与temp中对应位置的元素进行FNV hash运算
fnvHash(mix, temp)
}
// Compress mix
// 对Mix进行混淆
for i := 0; i < len(mix); i += 4 {
mix[i/4] = fnv(fnv(fnv(mix[i], mix[i+1]), mix[i+2]), mix[i+3])
}
// 保留8个字节有效数据
mix = mix[:len(mix)/4]
// 将长度为8的mix分散到32位的digest中去
digest := make([]byte, common.HashLength)
for i, val := range mix {
binary.LittleEndian.PutUint32(digest[i*4:], val)
}
return digest, crypto.Keccak256(append(seed, digest...))
}
在hashimoto函数中涉及到一个fnv函数，这是一个哈谢算法，全名Fowler-Noll-Vo哈希算法，是以三位发明人名字命名的。FNV能快速hash大量数据并保持较小的冲突率，它的高度分散使它适用于hash一些非常相近的字符串，比如URL，hostname，文件名，text，IP地址等。
// fnv is an algorithm inspired by the FNV hash, which in some cases is used as
// a non-associative substitute for XOR. Note that we multiply the prime with
// the full 32-bit input, in contrast with the FNV-1 spec which multiplies the
// prime with one byte (octet) in turn.
// fnv算法
func fnv(a, b uint32) uint32 {
return a*0x01000193 ^ b
}
// fnvHash mixes in data into mix using the ethash fnv method.
// fnv哈希算法
func fnvHash(mix []uint32, data []uint32) {
for i := 0; i < len(mix); i++ {
mix[i] = mix[i]*0x01000193 ^ data[i]
}
}
至此就达到计算一个nonce的pow值得目的了，判断noce合法的条件是它小于一个给定的target。我们知道比特币出块的时间是10min左右，以太坊呢是12s左右。那么以太坊内部是怎么保证这个出块时间不会有太大的波动，这就需要来看看CalcDifficulty()方法。
// CalcDifficulty is the difficulty adjustment algorithm. It returns
// the difficulty that a new block should have when created at time
// given the parent block's time and difficulty.
// 难度调整算法，用来保障出块时间在一个固定值上下波动
func (ethash *Ethash) CalcDifficulty(chain consensus.ChainReader, time uint64, parent *types.Header) *big.Int {
return CalcDifficulty(chain.Config(), time, parent)
}
// CalcDifficulty is the difficulty adjustment algorithm. It returns
// the difficulty that a new block should have when created at time
// given the parent block's time and difficulty.
// 计算在给定父块时间和难度下当前块应该具有的难度
func CalcDifficulty(config *params.ChainConfig, time uint64, parent *types.Header) *big.Int {
next := new(big.Int).Add(parent.Number, big1)
switch {
// 以太坊不同阶段难度调整算法不同
case config.IsByzantium(next):
return calcDifficultyByzantium(time, parent)
case config.IsHomestead(next):
return calcDifficultyHomestead(time, parent)
default:
return calcDifficultyFrontier(time, parent)
}
}
目前以太坊处在Homestead阶段，所以就以calcDifficultyHomestead为例来看看内部调整难度的算法。其难度计算规则见eip-2。
// calcDifficultyHomestead is the difficulty adjustment algorithm. It returns
// the difficulty that a new block should have when created at time given the
// parent block's time and difficulty. The calculation uses the Homestead rules.
// Homestead阶段的区块难度调整算法
func calcDifficultyHomestead(time uint64, parent *types.Header) *big.Int {
//这里给出了Homestead阶段的当前难度计算规则
// https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-2.md
// algorithm:
// diff = (parent_diff +
// (parent_diff / 2048 * max(1 - (block_timestamp - parent_timestamp) // 10, -99))
// ) + 2^(periodCount - 2)
// 2^(periodCount - 2)表示指数难度调整组件
// 当前时间
bigTime := new(big.Int).SetUint64(time)
// 父块出块时间
bigParentTime := new(big.Int).Set(parent.Time)
// holds intermediate values to make the algo easier to read & audit
x := new(big.Int)
y := new(big.Int)
// 1 - (block_timestamp - parent_timestamp) // 10
x.Sub(bigTime, bigParentTime)
x.Div(x, big10)
x.Sub(big1, x)
// max(1 - (block_timestamp - parent_timestamp) // 10, -99)
if x.Cmp(bigMinus99) < 0 {
x.Set(bigMinus99)
}
// (parent_diff + parent_diff // 2048 * max(1 - (block_timestamp - parent_timestamp) // 10, -99))
y.Div(parent.Difficulty, params.DifficultyBoundDivisor)
x.Mul(y, x)
x.Add(parent.Difficulty, x)
// minimum difficulty can ever be (before exponential factor)
if x.Cmp(params.MinimumDifficulty) < 0 {
x.Set(params.MinimumDifficulty)
}
// for the exponential factor
periodCount := new(big.Int).Add(parent.Number, big1)
periodCount.Div(periodCount, expDiffPeriod)
// the exponential factor, commonly referred to as "the bomb"
// diff = diff + 2^(periodCount - 2)
if periodCount.Cmp(big1) > 0 {
y.Sub(periodCount, big2)
y.Exp(big2, y, nil)
x.Add(x, y)
}
return x
}
每次进行挖矿难度的计算是在prepare阶段，prepare函数是实现共识引擎的准备阶段。
// Prepare implements consensus.Engine, initializing the difficulty field of a
// header to conform to the ethash protocol. The changes are done inline.
// 实现共识引擎的准备阶段
func (ethash *Ethash) Prepare(chain consensus.ChainReader, header *types.Header) error {
parent := chain.GetHeader(header.ParentHash, header.Number.Uint64()-1)
if parent == nil {
return consensus.ErrUnknownAncestor
}
header.Difficulty = ethash.CalcDifficulty(chain, header.Time.Uint64(), parent)
return nil
}
至此，ethash算法源码就分析完了。
clique算法
原理
Clique算法又称Proof-of-Authortiy(PoA)，是以太坊测试网Ropsten在经过一次DDos攻击之后，数家公司共同研究推出的共识引擎，它运行在以太坊测试网Kovan上。
PoA共识的主要特点：
- PoA是依靠预设好的授权节点(signers)，负责产生block.
- 可以由已授权的signer选举(投票超过50%)加入新的signer。
- 即使存在恶意signer,他最多只能攻击连续块(数量是 (SIGNER_COUNT / 2) + 1) 中的1个,期间可以由其他signer投票踢出该恶意signer。
- 可指定产生block的时间。
抛开授权节点的选举算法，Clique原理同样可以用一个公式来表示：
n = F(pr, h)
其中，F()是一个数字签名函数(目前是ECDSA)，pr是公钥(common.Address类型)，h是被签名的内容(common.Hash类型)，n是最后生成的签名(一个65bytes的字符串)。
在Clique算法中，所有节点被分为两类:
- 认证节点，类似于矿工节点
- 非认证节点， 类似普通的只能同步的节点
这两种节点的角色可以互换，这种互换是通过对proposal的投票完成的。
任何节点N都可以提交一个Propose来申请成为signer,然后所有的signers集体投票
一个Signer只能给节点N投一张票
一张投票包括：投票节点地址，被投票节点地址，被投票节点认证状态
每进入一个新的epoch，所有之前的pending投票都作废
PoA的大概流程是这样的：
1.创世区块中指定一组认证节点(signers), signer地址保存在区块Extra字段
2.开始mining后,初始指定的signers对block进行签名和广播，签名结果保存在Extra字段
3.由于可能发生signers改变，Extra字段更新已授权的signers
4.每一个高度上处于IN-TURN状态的signer签名的Block优先广播，OUT-OF-TURN状态的随机延时一段时间再进行广播
5.新的signer通过API接口发起proposal，该proposal复用blockHeader的coinbase字段(signerAddress)和nonce字段(0xffffffffffffffff)广播，原有signers对该proposal进行投票，票数过半该发起者成为真正的signer
6.如果需要踢出一个signer，所有signers对该踢出行为进行投票，同样票数过半，该signer变成普通节点
这里通过API接口发起proposal时对blockHeader字段的复用情况是这样的：
-
针对genesisBlock extra字段包含:
- 32bytes前缀(extraVanity)
- 所有认证用户signers地址
- 65bytes后缀(extraSeal):用来保存signer签名
-
针对其他Block:
- extra: extraVanity和extraSeal
- Noce:添加signer(nonceAuthVote: 0xffffffffffffffff);移除signer(nonceDropVote: 0x0000000000000000)
- coinbase:被投票节点地址
- Difficulty:1--本block签名者(IN-TURN);2-非本block签名者(OUT-OF-TURN)
开撸源码
首先还是来看clique共识中几个重要的数据结构。首先看clique自身：
// Clique is the proof-of-authority consensus engine proposed to support the
// Ethereum testnet following the Ropsten attacks.
// Clique是在Ropsten攻击之后支持Ethereum testnet的权威证明共识引擎
type Clique struct {
// 共识引擎配置
config *params.CliqueConfig // Consensus engine configuration parameters
// 用于存取检索点快照的数据库
db ethdb.Database // Database to store and retrieve snapshot checkpoints
// 最近区块的快照，用于加速快照重组
recents *lru.ARCCache // Snapshots for recent block to speed up reorgs
// 最近区块的签名，用于加速挖矿
signatures *lru.ARCCache // Signatures of recent blocks to speed up mining
// 当前提出的proposals列表
proposals map[common.Address]bool // Current list of proposals we are pushing
// signer地址
signer common.Address // Ethereum address of the signing key
// 签名函数
signFn SignerFn // Signer function to authorize hashes with
// 读写锁
lock sync.RWMutex // Protects the signer fields
}
共识引擎配置的结构：
// CliqueConfig is the consensus engine configs for proof-of-authority based sealing.
// Clique共识引擎配置
type CliqueConfig struct {
// 距离上一区块出块后的时间间隔(s)
Period uint64 `json:"period"` // Number of seconds between blocks to enforce
// 重置投票和检查点的epoch长度
Epoch uint64 `json:"epoch"` // Epoch length to reset votes and checkpoint
}
snapshot是指定时间点的投票状态。
// Snapshot is the state of the authorization voting at a given point in time.
// 指定时间点的投票状态
type Snapshot struct {
// clique共识配置
config *params.CliqueConfig // Consensus engine parameters to fine tune behavior
// 最近区块签名的缓存，为了加速恢复
sigcache *lru.ARCCache // Cache of recent block signatures to speed up ecrecover
// 快照建立的区块号
Number uint64 `json:"number"` // Block number where the snapshot was created
// 区块hash
Hash common.Hash `json:"hash"` // Block hash where the snapshot was created
// 当下Signer的集合
Signers map[common.Address]struct{} `json:"signers"` // Set of authorized signers at this moment
// 最近签名区块地址的集合
Recents map[uint64]common.Address `json:"recents"` // Set of recent signers for spam protections
// 按顺序排列的投票列表
Votes []*Vote `json:"votes"` // List of votes cast in chronological order
// 当前投票结果，可以避免重新计算
Tally map[common.Address]Tally `json:"tally"` // Current vote tally to avoid recalculating
}
其中，Vote是授权签名者为修改授权列表而进行的单一投票；Tally是Tally是一个简单的投票结果，以保持当前的投票得分。
// Vote represents a single vote that an authorized signer made to modify the
// list of authorizations.
// 授权签名者为修改授权列表而进行的单一投票
type Vote struct {
// 提出投票的signer
Signer common.Address `json:"signer"` // Authorized signer that cast this vote
// 投票所在的区块编号
Block uint64 `json:"block"` // Block number the vote was cast in (expire old votes)
// 被投票更改认证状态的地址
Address common.Address `json:"address"` // Account being voted on to change its authorization
// 是否授权或取消对已投票帐户的授权
Authorize bool `json:"authorize"` // Whether to authorize or deauthorize the voted account
}
// Tally is a simple vote tally to keep the current score of votes. Votes that
// go against the proposal aren't counted since it's equivalent to not voting.
// 一个简单的投票结果，以保持当前的投票得分。
type Tally struct {
// 投票是关于授权新的signer还是踢掉signer
Authorize bool `json:"authorize"` // Whether the vote is about authorizing or kicking someone
// 到目前为止希望通过提案的投票数
Votes int `json:"votes"` // Number of votes until now wanting to pass the proposal
}
接下来，同样进入worker.agent.engine.seal()代码来看看PoA共识的实现逻辑。
// Seal implements consensus.Engine, attempting to create a sealed block using
// the local signing credentials.
// 实现consensus.Engine
func (c *Clique) Seal(chain consensus.ChainReader, block *types.Block, stop <-chan struct{}) (*types.Block, error) {
header := block.Header()
// Sealing the genesis block is not supported
number := header.Number.Uint64()
// 当前区块是创世区块
if number == 0 {
return nil, errUnknownBlock
}
// For 0-period chains, refuse to seal empty blocks (no reward but would spin sealing)
// 不支持0-period的链
if c.config.Period == 0 && len(block.Transactions()) == 0 {
return nil, errWaitTransactions
}
// Don't hold the signer fields for the entire sealing procedure
// 不要在整个签名过程中持有签名字段
c.lock.RLock()
// 获取signer和签名方法
signer, signFn := c.signer, c.signFn
c.lock.RUnlock()
// Bail out if we're unauthorized to sign a block
// 获取快照
snap, err := c.snapshot(chain, number-1, header.ParentHash, nil)
if err != nil {
return nil, err
}
if _, authorized := snap.Signers[signer]; !authorized {
return nil, errUnauthorized
}
// If we're amongst the recent signers, wait for the next block
// 如果是最近的signers中的一员，等待下一个块
for seen, recent := range snap.Recents {
if recent == signer {
// Signer is among recents, only wait if the current block doesn't shift it out
// 当前区块没有踢出Signer则继续等待
if limit := uint64(len(snap.Signers)/2 + 1); number < limit || seen > number-limit {
log.Info("Signed recently, must wait for others")
<-stop
return nil, nil
}
}
}
// Sweet, the protocol permits us to sign the block, wait for our time
// 执行到这说明协议允许我们来签名这个区块
delay := time.Unix(header.Time.Int64(), 0).Sub(time.Now()) // nolint: gosimple
if header.Difficulty.Cmp(diffNoTurn) == 0 {
// It's not our turn explicitly to sign, delay it a bit
// 当前处于OUT-OF-TURN状态,随机一定时间延迟处理
wiggle := time.Duration(len(snap.Signers)/2+1) * wiggleTime
delay += time.Duration(rand.Int63n(int64(wiggle)))
log.Trace("Out-of-turn signing requested", "wiggle", common.PrettyDuration(wiggle))
}
log.Trace("Waiting for slot to sign and propagate", "delay", common.PrettyDuration(delay))
select {
case <-stop:
// 停止信号
return nil, nil
case <-time.After(delay):
}
// Sign all the things!
// 签名工作
sighash, err := signFn(accounts.Account{Address: signer}, sigHash(header).Bytes())
if err != nil {
return nil, err
}
// 更新区块头的extra字段
copy(header.Extra[len(header.Extra)-extraSeal:], sighash)
// 通过区块头组装新区块
return block.WithSeal(header), nil
}
其中获取投票状态快照的方法为：
// snapshot retrieves the authorization snapshot at a given point in time.
// 获取投票状态快照
func (c *Clique) snapshot(chain consensus.ChainReader, number uint64, hash common.Hash, parents []*types.Header) (*Snapshot, error) {
// Search for a snapshot in memory or on disk for checkpoints
// 在内存或磁盘上检索一个快照以检查检查点
var (
// 区块头
headers []*types.Header
// 快照对象
snap *Snapshot
)
for snap == nil {
// If an in-memory snapshot was found, use that
// 如果一个内存里的快照被找到
if s, ok := c.recents.Get(hash); ok {
snap = s.(*Snapshot)
break
}
// If an on-disk checkpoint snapshot can be found, use that
// 如果一个磁盘检查点的快照被找到
if number%checkpointInterval == 0 {
// 从数据库中加载一个快照
if s, err := loadSnapshot(c.config, c.signatures, c.db, hash); err == nil {
log.Trace("Loaded voting snapshot from disk", "number", number, "hash", hash)
snap = s
break
}
}
// If we're at block zero, make a snapshot
// 处于创世区块，创建一个快照
if number == 0 {
genesis := chain.GetHeaderByNumber(0)
if err := c.VerifyHeader(chain, genesis, false); err != nil {
return nil, err
}
signers := make([]common.Address, (len(genesis.Extra)-extraVanity-extraSeal)/common.AddressLength)
for i := 0; i < len(signers); i++ {
copy(signers[i][:], genesis.Extra[extraVanity+i*common.AddressLength:])
}
// 创建新快照
snap = newSnapshot(c.config, c.signatures, 0, genesis.Hash(), signers)
if err := snap.store(c.db); err != nil {
return nil, err
}
log.Trace("Stored genesis voting snapshot to disk")
break
}
// No snapshot for this header, gather the header and move backward
// 没有这个区块头的快照，则收集区块头并向后移动
var header *types.Header
if len(parents) > 0 {
// If we have explicit parents, pick from there (enforced)
// 如果有明确的父块，必须选出一个
header = parents[len(parents)-1]
if header.Hash() != hash || header.Number.Uint64() != number {
return nil, consensus.ErrUnknownAncestor
}
parents = parents[:len(parents)-1]
} else {
// No explicit parents (or no more left), reach out to the database
// 没有明确的父块
header = chain.GetHeader(hash, number)
if header == nil {
return nil, consensus.ErrUnknownAncestor
}
}
headers = append(headers, header)
number, hash = number-1, header.ParentHash
}
// Previous snapshot found, apply any pending headers on top of it
// 找到之前的快照，将所有pending的区块头放在它的前面
for i := 0; i < len(headers)/2; i++ {
headers[i], headers[len(headers)-1-i] = headers[len(headers)-1-i], headers[i]
}
// 通过区块头生成新的快照
snap, err := snap.apply(headers)
if err != nil {
return nil, err
}
// 将当前快照区块的hash存到recents中
c.recents.Add(snap.Hash, snap)
// If we've generated a new checkpoint snapshot, save to disk
// 如果生成了一个新的检查点快照，保存到磁盘上
if snap.Number%checkpointInterval == 0 && len(headers) > 0 {
if err = snap.store(c.db); err != nil {
return nil, err
}
log.Trace("Stored voting snapshot to disk", "number", snap.Number, "hash", snap.Hash)
}
return snap, err
}
接着继续深入snap.apply函数：
// apply creates a new authorization snapshot by applying the given headers to
// the original one.
// 根据区块头创建一个新的signer的快照
func (s *Snapshot) apply(headers []*types.Header) (*Snapshot, error) {
// Allow passing in no headers for cleaner code
if len(headers) == 0 {
return s, nil
}
// Sanity check that the headers can be applied
// 对入参区块头做完整性检查
for i := 0; i < len(headers)-1; i++ {
if headers[i+1].Number.Uint64() != headers[i].Number.Uint64()+1 {
return nil, errInvalidVotingChain
}
}
// 判断区块序号是否连续
if headers[0].Number.Uint64() != s.Number+1 {
return nil, errInvalidVotingChain
}
// Iterate through the headers and create a new snapshot
// 遍历区块头数组并建立新的侉子好
snap := s.copy()
for _, header := range headers {
// Remove any votes on checkpoint blocks
// 移除检查点快照上的任何投票
number := header.Number.Uint64()
if number%s.config.Epoch == 0 {
snap.Votes = nil
snap.Tally = make(map[common.Address]Tally)
}
// Delete the oldest signer from the recent list to allow it signing again
// 移除投票票数过半，移除signer
if limit := uint64(len(snap.Signers)/2 + 1); number >= limit {
delete(snap.Recents, number-limit)
}
// Resolve the authorization key and check against signers
// 解析授权密钥并检查签名者
signer, err := ecrecover(header, s.sigcache)
if err != nil {
return nil, err
}
if _, ok := snap.Signers[signer]; !ok {
return nil, errUnauthorized
}
for _, recent := range snap.Recents {
if recent == signer {
return nil, errUnauthorized
}
}
// 记录signer为该区块的签名者
snap.Recents[number] = signer
// Header authorized, discard any previous votes from the signer
// 丢弃之前的投票
for i, vote := range snap.Votes {
if vote.Signer == signer && vote.Address == header.Coinbase {
// Uncast the vote from the cached tally
// 从缓存的计数中取消投票
snap.uncast(vote.Address, vote.Authorize)
// Uncast the vote from the chronological list
// 从时间顺序列表中取消投票
snap.Votes = append(snap.Votes[:i], snap.Votes[i+1:]...)
break // only one vote allowed
}
}
// Tally up the new vote from the signer
// 从签名者那里获得新的投票
var authorize bool
switch {
case bytes.Equal(header.Nonce[:], nonceAuthVote):
authorize = true
case bytes.Equal(header.Nonce[:], nonceDropVote):
authorize = false
default:
return nil, errInvalidVote
}
if snap.cast(header.Coinbase, authorize) {
snap.Votes = append(snap.Votes, &Vote{
Signer: signer,
Block: number,
Address: header.Coinbase,
Authorize: authorize,
})
}
// If the vote passed, update the list of signers
// 投票通过，更新signers列表
if tally := snap.Tally[header.Coinbase]; tally.Votes > len(snap.Signers)/2 {
// 投票是选举新signer
if tally.Authorize {
snap.Signers[header.Coinbase] = struct{}{}
} else {
// 投票是选移除signer
delete(snap.Signers, header.Coinbase)
// Signer list shrunk, delete any leftover recent caches
// 签名者列表缩小，删除任何剩余的最近缓存
if limit := uint64(len(snap.Signers)/2 + 1); number >= limit {
delete(snap.Recents, number-limit)
}
// Discard any previous votes the deauthorized signer cast
// 放弃任何以前的授权签名者投票
for i := 0; i < len(snap.Votes); i++ {
if snap.Votes[i].Signer == header.Coinbase {
// Uncast the vote from the cached tally
snap.uncast(snap.Votes[i].Address, snap.Votes[i].Authorize)
// Uncast the vote from the chronological list
snap.Votes = append(snap.Votes[:i], snap.Votes[i+1:]...)
i--
}
}
}
// Discard any previous votes around the just changed account
// 放弃已更改授权状态的账户之前的投票
for i := 0; i < len(snap.Votes); i++ {
if snap.Votes[i].Address == header.Coinbase {
snap.Votes = append(snap.Votes[:i], snap.Votes[i+1:]...)
i--
}
}
delete(snap.Tally, header.Coinbase)
}
}
snap.Number += uint64(len(headers))
snap.Hash = headers[len(headers)-1].Hash()
return snap, nil
}
综上分析，只有认证节点才有权利出块，其他节点只能同步区块。每次出块时，都会创建一个snapshot快照来表示当前时间的投票状态，这里涉及到了基于投票的认证节点的维护机制。
每次认证节点的改变都是通过api向外暴露的propose接口，然后所有的认证节点signers对该提议propose进行投票，超过半数通过投票，最后更新认证节点signer列表并将认证住状态发生改变的账户之前的投票做相应处理。
同样clique也会涉及到出块时间的控制。
// CalcDifficulty is the difficulty adjustment algorithm. It returns the difficulty
// that a new block should have based on the previous blocks in the chain and the
// current signer.
func (c *Clique) CalcDifficulty(chain consensus.ChainReader, time uint64, parent *types.Header) *big.Int {
snap, err := c.snapshot(chain, parent.Number.Uint64(), parent.Hash(), nil)
if err != nil {
return nil
}
return CalcDifficulty(snap, c.signer)
}
// CalcDifficulty is the difficulty adjustment algorithm. It returns the difficulty
// that a new block should have based on the previous blocks in the chain and the
// current signer.
// clique共识难度调整算法 当前块的难度基于前一个块和当前的签名者
func CalcDifficulty(snap *Snapshot, signer common.Address) *big.Int {
if snap.inturn(snap.Number+1, signer) {
return new(big.Int).Set(diffInTurn)
}
return new(big.Int).Set(diffNoTurn)
}
...
// inturn returns if a signer at a given block height is in-turn or not.
// 给定高度块的签名者是否轮流
func (s *Snapshot) inturn(number uint64, signer common.Address) bool {
signers, offset := s.signers(), 0
for offset < len(signers) && signers[offset] != signer {
offset++
}
return (number % uint64(len(signers))) == uint64(offset)
}
这里的出块难度实际上就是基于签名者的。如果当前区块的签名者是轮流签名的，那么当前signer可以立即签名一个区块(因为已经轮到这个signer签名了)；反之，如果签名者不是轮流的，那么将会随机等待一段时间再签名这个区块(上个区块很可能就是这个singer签名的)。
func (c *Clique) Seal(chain consensus.ChainReader, block *types.Block, stop <-chan struct{}) (*types.Block, error) {
...
// 执行到这说明协议允许我们来签名这个区块
delay := time.Unix(header.Time.Int64(), 0).Sub(time.Now()) // nolint: gosimple
// 出块难度值判断
if header.Difficulty.Cmp(diffNoTurn) == 0 {
// It's not our turn explicitly to sign, delay it a bit
// 当前处于OUT-OF-TURN状态,随机一定时间延迟处理
wiggle := time.Duration(len(snap.Signers)/2+1) * wiggleTime
delay += time.Duration(rand.Int63n(int64(wiggle)))
log.Trace("Out-of-turn signing requested", "wiggle", common.PrettyDuration(wiggle))
}
...
}
至此，以太坊两种共识引擎clique和ethash的实现源码就分析完毕了。
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