区块链-Tendermint共识算法框架

现在很多区块链项目，包括比特币，以太坊，EOS等等，都是一整套代码，包括了区块链的方方面面：p2p网络通讯，rpc服务，共识算法，区块组织等等。显然从计算机软件的角度看，这样的设计庞杂且不能复用。

Tendermint原本设计是为了在多台机器上安全同步应用的（基于拜占庭（BFT）共识算法）。区块链的共识，逻辑上就是在多个节点同步区块数据。Tendermint天生可以用来做区块链中的BFT的共识机制引擎，区块链可以看成是该引擎上的一个应用。Tendermint可以复用，实现共识机制引擎以及框架。

Tendermint的官方介绍，可以查看网址：

http://tendermint.readthedocs.io/projects/tools/en/master/introduction.html

本文介绍一下Tendermint的基础知识：

1）Tendermint Core/ABCI/应用

Tendermint框架由两部分组成：Tendermint Core以及ABCI (Application BlockChain Interface)。Tendermint Core也就是Tendermint的核心，是POS+BFT共识引擎。应用是指基于Tendermint Core的区块数据的具体应用。ABCI是Tendermint Core和应用间的接口。

如上图，左边是Tendermint Core共识引擎，最右边的黄色方块代表应用逻辑，这两者之间通过ABCI连接，处理各种ABCI消息，其中主要的几个消息：

a）CheckTx消息：在共识引擎收到一笔交易，放入Mempool之前，发送给应用程序，应用程序认为是合法交易返回后，共识引擎将该交易放入Mempool。

b）DeliverTx以及Commit消息：在共识引擎达成共识生成一个区块后，把区块中的交易通过DeliverTx消息发送给应用程序，让应用程序更新状态，最后发送Commit消息，让应用返回最新状态。

2）节点以及共识算法

节点分两种：能生成区块的节点（validator）和不能生成区块的节点。不能生成区块的节点，主要的工作是广播节点/区块等信息以及投票。Tendermint使用的是POS+BFT算法，具体流程如下：

上图中的绿色方块代表共识机制的一个状态。Tendermint使用POS机制选举出一个节点Propose当前的区块。整个区块共识的过程分为两步：pre-vote以及pre-commit。只有这两步都能及时获取2/3的投票，区块生成成功（Commit），否则此轮出块失败，进入下一轮。

3）区块链结构

Tendermint使用如下的区块链结构保存区块链信息。区块包括三部分：Header（区块头），Data（区块中的交易信息）以及LastCommit（上一个区块的Commit信息）。

区块头中包括：

a）区块高度 b）上个区块ID（LastBlockID），也就是上一个区块Header的hash c）Data Hash，所有区块交易信息hash d）App State Hash，应用程序当前状态的hash，这个hash是通过ABCI接口的Commit的返回值。e）Validator Hash，生成区块时所有validator信息的hash f）LastCommit hash，上一个区块的Commit的hash。

4）RPC服务

Tendermint Core提供RPC服务，以供其他模块通过RPC访问区块以及应用的相关信息。

总结：Tendermint是POS+BFT的共识引擎框架。通过编写该框架的应用，可以方便快捷地实现基于Tendermint共识引擎的区块链。因为基于BFT算法的共识，Tendermint可以在不超过1/3的错误节点的情况下，保证区块的一致性。