一、介绍

有人把Tendermint当成一个共识，有人把它当成一个通信组件。这都是可以理解的。Tendermint融合了共识和网络通信部分。它类似于一个软件包，通过使用Tendermint可以很容易的开发一个和Cosmos相兼容的区块链（当然，如果使用Cosmos-sdk会更简单，但是会屏蔽更多的细节）。可以把它理解成Cosmos的一个底层架构，提供类似于基础服务的一个平台。Tendermint可以提供一个Cosmos标准的跨链的基础应用。

通过上面这个图可以看出Tendermint在整个Cosmos生态中的位置。Tendermint Core是所有Cosmos生态中区块链的核心（上图中的淡绿色部分），提供了DPOS+BFT的共识机制。Cosmos Hub提供了不同区块链的之间的交互和价值转移。各个区块链应用之间通过IBC接口进行通信。

二、整体架构

1、BFT

Tendermint使用的共识算法是拜占庭容错共识协议，它是来源于DLS共识算法。使用这种算法的目的是可以简单方便的解决区块链的分叉机制。这种BFT的机制要求有固定的一组验证人，然后他们会尝试在某个区块上达成共识。每个区块的共识轮流进行，每一轮都有一个提议者来发起区块，之后由验证人来决定是否接受区块或者进入下一轮投票。

Tendermint采用由绝对多数的选票（三分之二）待定的最优拜占庭算法。因此它可以确定的做到：

如果想做恶，必须要有三分之一以上的选票出现问题，并且提交了两个值。
如果任何验证组引起安全问题，就会被发现并对冲突进行投票，同时广播有问题的那些选票。
因为使用了BFT，所以其共识的速度在所有的共识中最相当快速的，很容易达到并维持每秒千笔交易的速度。

2、P2P

Tendermint中的网络底层通信，使用的是一种普通的反应器，它通过参数来查找需要连接的P2P节点，在Tendermint的节点连接中，维护着两组映射来管理连接自己和自己连接的对象，分别称做inbound,outbound.
outbound中，有两种连接，一种是连接时指定的seed,一种是在初始化时检测出来的节点。一般情况下，outbound的数量少于10个。而inbound控制在50个左右的连接。
既然是基于反应器的，那么编程的复杂性就大大降低了。只需要服务监听就可以了。这里不再细节赘述网络通信部分。
网络在启动时，会启动一个协程，定时轮询outbound的数量，来控制连接的稳定性。

3、架构

Tendermint的设计目的是为了创建一个统一的区块链开发的基础组件。通过将区块链中主要的P2P和共识抽象出来，实现区块链开发过程中的组件式管理。这样做的优势有以下几点：

一个是代码重用。对通用的网络通信和共识就不必再重复的造轮子。

二是解放了区块链编程的语言。比如以太坊用go,c++，但是通过Tendermint的抽象后，可以使用任何语言（觉得和当初JAVA才提出时一次编译的想法有些相似啊）。特别是对于智能合约，这个优点就更显得明显了。

4、Tendermint的共识过程

Tendermint共识机制中通过作验证人（Validators）来对区块达成共识，这个在前面已经介绍过，一组验证人负责对每一轮的新区块进行提议和投票。整个共识达成的过程如下图所示。

每一轮的开始（New Round），节点对新一轮的区块进行提议。之后，合格的提议区块首先经过一轮预投票（Prevote）。在提议区块获得2/3以上的投票后，进入下一轮的预认可（Precommit），同样是待获得2/3以上的验证人预认可后，被提议区块就正式获得了认可（Commit）。而得到认可的这个区块就被添加的到区块链中。

下面为详细的过程：

在Tendermint算法中，如果遇到对同一特定区块的同意及否决信息同时超过2/3的情况，需要启用外部的维护机制去核查是否存在超过1/3的验证节点伪造签名或者投出双重选票。

5、Tendermint的交易流程

当一个Tx进来时, Tmcore的mempool(MP)会通过mempool connection(一个socket连接，由abci-server提供)调用Application Logic(AL:也就是abci-app，我们自己用任何语言编写的APP逻辑)里的checkTx方法，AL向MP返回验证结果。MP根据验证结果通过或者拒绝该Tx。

Tendermint(TM)把tx暂存在内存池（mempool）里，并把这条Tx通过P2P网络复制给其它TM节点。TM发起了对这条Tx的拜占庭共识投票，所有Tendermint节点都参与了。投票过程分三轮，第一轮预投票（PreVote），超过2/3认可后进入第二轮预提交（PreCommit），超过2/3认可后进入最后一轮正式提交（Commit）

TM提交Tx时依次通过Consensus Connection(一个socket连接，由abci-server提供)向ABCI-APP发送指令BeginBlock-->多次DeliverTx-->EndBlock-->Commit，提交成功后会将StateRoot(application Merkle root hash)返回给TM,TM New出一个区块。

如下图所示的交易流程图：

三、总结

通过上面的分析可以看到，其实Tendermint的重点在于共识和P2P，将二者抽象出来的有利之处在于，可以让开发者忽略对网络通信和共识的复杂性。直接进行业务层面的开发，而SDK的封装，进一步减少了业务上对非相关的逻辑的考虑，大大减少了开发者生产一条区块链的复杂度，而这也恰恰是Tendermint和cosmos-sdk所想达到的目的。

转载自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/295557240

Delivery层初始化配置

首先需要和bttc层一样准备一个genesis配置，如果是同步现有测试网或者主网，可以官方仓库拿到

主网：https://github.com/bttcprotocol/launch/blob/master/mainnet-v1/without-sentry/delivery/config/genesis.json

测试网：https://github.com/bttcprotocol/launch/blob/master/testnet-1029/without-sentry/delivery/config/genesis.json

如果是启动私链也可以自己创建，deliveryd程序也提供了初始化测试链的功能，比如需要创建一个私链，3个验证者2个同步节点

./deliveryd create-testnet --v 3 --n 2 --output-dir ./output --chain-id delivery-9528

执行完成后，会自动创建5个节点对应的配置文件，每份主要的配置如下

genesis.json

初始化链配置，主要关心以下字段

• chain_id 链id

• app_state->accounts 初始化账户资金等信息

• bor->spans->validator_set->validators 初始化验证者信息

• bor->spans->validator_set->proposer 初始化提案者信息

• bor->spans->selected_producers 初始化当前生产者信息

• bor->spans->bor_chain_id bttc层链id

• chainmanager->chain_params 链合约相关地址

• checkpoint 配置相关参数

• gov 治理相关参数

• slashing 惩罚相关参数

• staking 初始化相关地址抵押量

对于私链，在初始化数据基础上，主要关注chain_id和chain_params，其余地址相应数据使用默认即可

config.toml

链基础配置，主要关心参数如下

• fast_sync：是否开始快速同步

• db_dir: 数据的存放位置

• genesis_file：genesis.json存放位置

• priv_validator_key_file：验证者私钥文件位置

• priv_validator_state_file：验证者状态文件位置

• node_key_file：节点密钥存放位置

• persistent_peers：持久链接的peer地址，类同于eth的staticnode

• private_peer_ids: 私有的节点id, 用于隐私接入，比如哨兵节点

  • 登录验证人节点.
  • 运行 deliveryd tendermint show-node-id. 示例: private_peer_ids = "e2c6a611e449b61f2266f0054a315fad6ce607ba"

delivery-config.toml

RPC和 REST配置，主要关心参数如下

• eth_rpc_url：eth链RPC地址

• bsc_rpc_url：bsc链RPC地址

• bttc_rpc_url：bttc层RPC地址

• tron_rpc_url：tron链RPC地址

• 测试网：47.252.19.181:50051

• tron_grid_url：tron链grid地址

• 测试网：https://test-tronevent.bt.io

• amqp_url：AMQP地址，在bridge过程中会用于任务的消息队列

node_key.json

节点的密钥信息，可以使用工具自动生成

priv_validator_key.json

节点验证者的密钥信息，可以使用工具自动生成

对于单节点测试，也可以直接执行初始化

./deliveryd init --chain-id delivery-9528 --home ./

BTTC层初始化配置

创世块包含配置网络的所有基本信息。它基本上是 Bor 链的配置文件。要启动 Bor 链，用户需要将文件的位置作为参数传递。

Borgenesis.json用作创世块和参数。这是 Bor 创世纪的一个例子config：

"config": {
    "chainId": 15001,
    "homesteadBlock": 1,
    "eip150Block": 0,
    "eip150Hash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "eip155Block": 0,
    "eip158Block": 0,
    "byzantiumBlock": 0,
    "constantinopleBlock": 0,
    "bor": {
      "period": 1,
      "producerDelay": 4,
      "sprint": 64,
      "backupMultiplier": 2,
      "validatorContract": "0x0000000000000000000000000000000000001000",
      "stateReceiverContract": "0x0000000000000000000000000000000000001001"
    }
  }

bor配置参数解释

period：出块时间

producerDelay：两次sprint之间的时间

sprint：每次sprint的块数

backupMultiplier：确定摆动时间的备用乘数 「后加」

validatorContract：Bor验证者集创始合约地址

stateReceiverContract：状态接收者创世合约地址

bor初始验证者地址设置

bttc层bor共识第一个sprint周期内的验证者集合，是从初识化合约中硬编码的数据获取的，

对于genesis中alloc->0000000000000000000000000000000000001000->code

默认的验证者地址是在BorValidatorSet.sol合约中的getInitialValidators设置的（查看代码）

/// Get current validator set (last enacted or initial if no changes ever made) with current stake.
  function getInitialValidators() public view returns (address[] memory, uint256[] memory) {
    address[] memory addrs = new address[](3);
    addrs[0] = 0xfA841eAAcf03598bAadF0266eF6097C654DE5465;
    addrs[1] = 0x80CFb197Be875eE45294AC31406E6483e3eAb02E;
    addrs[2] = 0x0aB3ab4542ED5FA2A67B2B8DAbC82C42162853A6;
    uint256[] memory powers = new uint256[](3);
    powers[0] = 1;
    powers[1] = 1;
    powers[2] = 1;
    return (addrs, powers);
  }

对于私链的自定义可以通过提供的模版方式进行修改

首先clone https://github.com/bttcprotocol/genesis-contracts.git

然后修改初始化验证者列表，为自己需要的地址集合

https://github.com/bttcprotocol/genesis-contracts/blob/master/validators.json

然后就可以生成我们自己的初始合约

node generate-borvalidatorset.js --bttc-chain-id 9527 --delivery-chain-id delivery-9527
--bttc-chain-id：是对应bttc层的链id
--delivery-chain-id: 是设置delivery层的链id

重新创建后getInitialValidators中获取的就是我们自定义的初始话验证者地址集合了

使用genesis初始化bttc层启动后，第一个sprint周期内，会使用自定义的验证者集合进行出块，

查询此初始期间block的miner为0x0000000000000000000000000000000000000000

默认的话，下一周期开始与delivery层进行数据获取 // TODO

如果是为了单独测试bttc层，避免delivery层的干扰，可以禁用delivery层，也就是第一个sprint周期后，也不会向

delivery层获取验证者集合，一直消费合约初始化的验证者集合。

关闭delivery层链接的方式是，启动参数添加

--bor.withoutheimdall

需要注意，当前最新代码，该withoutheimdall参数目前只支持启动参数传入，config方式参数未支持。

如果添加参数后，将会执行WithoutHeimdall判断逻辑，相应的代码逻辑为

miner->commitNewWork->commit->FinalizeAndAssemble->(headerNumber%c.config.Sprint == 0)->checkAndCommitSpan->needToCommitSpan->fetchAndCommitSpan->WithoutHeimdall
getNextHeimdallSpanForTest / HeimdallClient.FetchWithRetry

周期验证者地址确认后，将和其他pos链一样，各个当前周期验证者进行依次出块，以及区块同步，这里就不多做解释了

bttc官方提供的脚本环境

主网：https://github.com/bttcprotocol/launch/tree/master/mainnet-v1/without-sentry/bttc

测试网：https://github.com/bttcprotocol/launch/tree/master/testnet-1029/without-sentry/bttc

"bor": {
      "period": 2,
      "producerDelay": 6,
      "sprint": 64,
      "backupMultiplier": 2,
      "validatorContract": "0x0000000000000000000000000000000000001000",
      "stateReceiverContract": "0x0000000000000000000000000000000000001001",
      "overrideStateSyncRecords": {
      },

问题已在以下issue中被讨论
https://github.com/ethereum/go-ethereum/issues/22308
目前先尝试bsc中的方案，验证后再做补充
https://github.com/bnb-chain/bsc/pull/570

侧链

优点

实现上相对简单易用

缺点

但需要在信任侧链的基础之上，如果侧链失败（意味着共识机制受到损害），您可能会损失所有资金。

相对解决

通常是只跨小额临时使用的代币，将风险人为控制降低。

plasma

优点

plasma在设计上比侧链更安全。（用户可以使用区块根来表明他们在 Plasma 链上收到了资金，如果 Plasma 链共识机制停止创建区块，用户可以使用区块根向以太坊提出索赔）

缺点

不能真正进行与侧链相同的复杂操作。不做信任假设来保证资金安全，所以我们总是不得不假设 Plasma 链共识机制随时可能失败，需要围绕它进行设计。这对 Plasma 链上可能发生的事情增加了额外的限制。主要缺点是你不能真正进行与侧链相同的复杂操作

参考

https://docs.plasma.group/en/latest/src/plasma/sidechains.html