Polkadot共识第3部分：BABE-ODAILY

这是我们的Polkadot共识系列文章的第3部分。有关简介，请参见第1部分，有关GRANDPA的讨论，请参见第2部分。

区块链扩展的盲分配是一种区块生产引擎，其灵感来自另一个权益证明协议OuroborosPraos。BABE可以单独使用因为提供确定性概率，也可以与GRANDPA这样的终端工具结合使用。

BABE是基于插槽的算法。它把时间分成几个时间段，每个时间段都分成多个时间间隙。在Polkadot中，我们目标区块的时间间隙时长为六秒钟。BABE将选择一个作者在每个插槽中创建一个区块。

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BABE中的时间分成几个时段，每个时段是一组插槽。

将创建者分配到这些插槽的一种方法就是简单地轮流使用。然而在这种循环模式下，对手始终知道下一位创建者是谁，并可以利用该信息来调整攻击。理想情况是在他或她做出证明之前，没人知道创建是谁。

每个槽位可以有主要创建者和次要创建者。主插槽的负责权限是随机分配的。但是由于该功能是随机的，所以有时会有一些没有主要负责人的插槽。为了确保区块时间的一致性，BABE使用循环系统来安排次级插槽负责人。

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主要插槽

主要插槽的领导权授予是基于一个可验证函数的评估。区块链中的随机数据已经有了过多的炒作。简而言之，许多应用程序都依赖于随机数生成，但是当所有链上操作都必须是确定性的并且可验证，去识别大家都认可的随机数是有一定难度的。

VRF会生成伪随机数以及正确生成的证明。它们采用一些参数作为输入。我们的VRF获取一个时段随机的种子，一个插槽号和作者的私钥。因为没有两个节点具有相同的私钥，所以每个节点可以为每个插槽生成唯一的伪随机值。

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在一段时期内每个创建者为每个插槽评估其VRF。对于每个输出低于某个商定阈值的插槽，验证者有权在该插槽中创立一个区块。由于随机插槽分配过程，有可能会导致具有多种参数的插槽也没有区块。稍后我们将讨论如何处理。

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BABE中的VRF以一个随机性时段，时隙编号和验证者私钥作为输入，并为一个插槽中的每个时隙输出一个值。当区块创建者的输出低于网络的阈值时，它将生成一个区块作为该插槽的主要区块指引者。

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次要插槽

为了处理空插槽，BABE使用循环反馈模式。每个插槽都有次级负责人。如果没有该插槽开端的主要负责人，则次要负责人将创建一个区块。此后备将确保每个插槽都有一个区块创建者，并有助于确保一致的区块时间。

联合BABE和GRANDPA

到目前为止，我们已经有GRANDPA来确定终端链和BABE来创建了新的区块。自从单个插槽可以有多个负责人，因此BABE的某些链就会产生分叉。

选择最佳延伸链的第一条规则很简单：BABE必须建立在GRANDPA最终确定的链上。这是使用GRANDPA的要求之一。

使用GRANDPA的第二个更微妙的要求是区块生产算法必须具有选择“最佳”链的方法。此属性导致BABE具有概率确定性。

最好的链在BABE只是由原创者创建的最多区块的那条链。

一个BABE选择最佳分叉链的示例

分叉在BABE中很常见，正如在GRANPA文章中讨论的那样，区块生产是O，这意味着创建者只需要向所有人广播新创建的区块，而不需要每个人都向每个人发送消息。因此并非每个人都对未最终确定的链有相同的看法。

该系统使我们能够高效地生产区块，并使GRANDPA最终确定它们所要聚集的链。

该等谁的时钟？

我们根据时间分配槽位，但是我们没有单一时间观念。每台计算机都有自己的时钟。我们不能使用中心化的时间服务，因为这就是单点攻击。攻击者可能会切断NTP服务器，或者切断它的控制权或采取控制措施，以采取更加不道德的行为，例如将不同的时间数据发送到不同的节点。

如果您有兴趣，请考虑以下情形：

我收到您的消息说“是8:42:00。”我的时钟显示是8:42:03。可能发生以下三种情况之一：1.我们的时钟同步，网络传送您的消息只花了3秒钟。2.实际花费了1秒钟来传递您的消息。我们的时钟不同步2秒。3.你在我，这不是你的时钟所说的。

现在设想一下当我的时钟说8:41:59时，我收到了此消息。如果我相信您是在诚实地告诉我您的时钟说了什么，那么我知道我们不同步，我必须将时钟提前。我仍然不知道通过网络传递所花费的时间，所以我不知道我们有多少不同步。

BABE使用相对时间给单个计算机的时钟分配了槽位编号。当节点接收到一个区块时，它将校对接收时间和与该块关联的插槽编号。然后它将槽数编号添加到每个区块上，并用其中位数来预测未来的槽位。请记住，证者会事先知道要为其创建的插槽编号，因此他们可以对此进行检查。

BABE中的区块创建者使用区块的接收时间创建了网络时间视图。他们将接受时间映射到未来，基于槽点时间来确定何时应该创建和发起一个区块。

到目前为止，我们已经讨论了链是如何被制造的和如何确认。我们下一个必须要解决问题是，如何使人们以正确的方式运行这些协议？本系列的最后一部分将讨论运行时如何激励运行BABE和GRANDPA以及对错误的惩罚。

阅读有关安全性的第4部分->

原地址：https://polkadot.network/polkadot-consensus-part-3-babe/

翻译：Mike

编辑：Mike

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