tendermint 共识算法伪代码浅析

tendermint 共识算法的论文可以从 https://arxiv.org/pdf/1807.04938.pdf 下载。

如何表示一个节点的共识状态。

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下标p表示节点的identity。
hp表示该节点的当前块高度，roundp表示当前共识轮次，stepp表示共识阶段（proposal，prevote，precommit）
decisionp[] 暂且看作是节点p的区块列表，按照高度递增。
lockedValuep，lockedRoundp 表示该节点认可并且对外发起precommit的块的值，和当时的round。
validValuep，validRoundp 表示收到了2/3+的prevote，但是prevote来的晚了，已经投了nil票。
比较难理解的是validValue和lockedValue的区别： validValue是用来提交proposal用的，它是节点认为validValue是其他节点的lockedValue。而lockedValue只要用来避免分叉的，只要lockedValue不为空，这个节点不会接受其他的proposal。

StartRound

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每次进入新的一轮共识时，会判断自身是否为proposer，计算谁是proposer是固定稳定的一个算法，任何节点执行proposer函数， 对相同的hp，roundp，具有相同的输出。

如果经过计算发现自身是proposer，则 proposal应为validaValuep，或者从自己的mempool中选出入块的交易列表，同时根据上一个块的信息组装出proposal。

实际算法中，会将proposal拆分成两个部分，proposal(只包含blockID部分)和blockParts，是由于一个块可能很大，将实际块的拆分成blockparts去传输，而proposal只包含block计算出的身份ID--blockId，这个blockId中会包含blockParts的merkel hash root，用于在blockparts收集完毕后，验证块的正确性和完整性。

同时启动一个超时器，过一段时间后，如果仍然是当前状态，则会投nil的prevote票，进入prevote的step。

消息处理

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收到proposal

• 如果该proposal声称是第一次提出，则校验proposal，和v是否和本地的lockedvalue相同或者lockedround为-1，是的话就投prevote票，同时进入prevote的step。

• 如果该proposal声称是之前vr round出现过的proposal，则检查在该round是否有2/3的的prevote，如果是并且和本地的lockedValue相同，则进行投票，同时进入prevote的step。

• 如果收到proposal时，已经有2/3+的该proposal的prevote，则validValue 和validRound设置为该proposal和当前round。并且如果目前是prevote状态，也会设置lockedValue和lockedRound则广播 precommit 投票。进入precommit的step。

收到revote

• 一旦收到2/3+ 的nil prevote投票，并且自身的状态是prevote，则启动一个超时器，过一段时间后，如果还是当前状态，则投nil的precommit票，并且进入precommit的step。

实际上一进入prevote step的时候，就会启动一个超时器，过一段时间如果没有集齐足够的prevote，则投nil precommit票， 进入precommit的step。

收到precommit

这里的伪代码有一点出入，实际上进入commit step的时候，就会启动超时器，如果过一段时间状态没有变化，则会StartRound(hp+1) 进入新的一轮共识。

• 一旦收到2/3+ 的precommit 投票，则共识成功，进入下一个高度的共识，reset各个状态。