区块链火爆的同时也促进了BFT共识算法的研究，近年来诞生了形形色色的BFT共识算法。

    共识算法要解决的问题很简单：所有诚实节点都要维护一个一致的账本，每个节点都有一批等待上链的交易，但是同一时间只能有部分交易能够被打包成区块写入账本中，其他交易只能再次等待机会。共识算法就是要解决谁有这一轮次的记账权，哪些交易能够被打包上链。

    目前有两大类主流的BFT共识算法：

    • Proof of XXX类，通过证明自己付出了一定代价来获得记账权，同时引入经济因素来激励系统维持运转，引入博弈论来减少节点作恶的可能。
      • 为首的就是POW，POW特点是进行hash计算直到满足难度要求，篡改账本需要难以想象的计算资源和代价(slow but safe)。篡改账本行为会导致用户抛售，币值下降，反过来抑制攻击行为。
      • 其次是POS，DPOS等模型，更像是代码化的政治机制。
      • filecoin的Proof of Storage，通过提供存储服务来获得收益，同时维持系统运转。
    • 基于Quorum的BFT共识， 每个proposal需要2/3节点的投票：
      • PBFT， 第一个可以实用的BFT共识，但通信复杂度仍然较高，系统扩展性受限。实现较为复杂。

    笔者之前只了解过Raft等CFT共识算法，对BFT共识算法的了解只局限于POW。笔者偶然了解到Libra，发现Libra的共识机制基于HotStuff。又阅读了maxdeath大佬的文章， 里面有个观点很有意思：hotstuff是中本聪共识和BFT的一座桥梁，未来许多新共识算法将以HotStuff作为基石。

    既然被称为未来的基石，那么当然值得一看。

    ·笔者粗略阅读论文，同时参考他人文章，总结出hotstuff的特点：

    • Safety和Liveness解耦并模块化。Liveness相关功能被集成到称为pacemaker的模块中，在恰当时候pacemaker会通知safety模块。safety模块的实现简洁优雅，开发者更是可以自行决定如何选主、计时、如何进行view change，这使得HotStuff可能成为一种通用的拜占庭共识框架。
    • HotStuff基于quorum，也就是由一个较为固定的节点集合进行投票，一节点一票。
    • 通过三个阶段来提交proposal，用更大的latency换来了更简洁的view change。
    • 日志之间用hash指针连接，构成防篡改日志结构，这种结构有一个优点：对区块k的确定，同时也是对区块k-1的确认，可以实现累积确认。
    • 具有responsivenes，也就是出块时间与实际的网络情况相关，网络通常出块就快，网络堵塞出块就慢。相对，如BTC，以太坊等系统，采用了固定出块时间的设计；PBFT等通过两阶段提交的算法，在某些极端情况下会陷入活锁状态，必须在某个阶段等待超时才可以避免活锁，因此也丧失了responsiveness。
    • 采用门限签名降低通信复杂度。无故障情况下每一个区块的提交需要O(n)的通信复杂度，达到理论最优。
    • 可以通过流水线化来提高吞吐。3次通信的行为和数据结构高度相似，可以压缩为一轮通信。因此一轮通信不仅会带来新proposal，也是对前面三个节点的确认。

    这么看，hotstuff果真是个尤物！

    笔者同时认为hotstuff可能有一些不足：

    • 门限签名需要一个可信的分布式密钥分发系统，也就是说Hotstuff的安全性一定程度依赖于某个外部系统。
    • 如果Hotstuff要支持成员变更，可能需要门限签名也支持动态调整阈值，即要求所谓动态门限签名。如一个由n=3f+1的系统，其门限为2f; 增加了2n个节点后，系统总共有3n=9f+3, 如果门限仍然为2f会有安全问题，因为此时系统中可能有3f个恶意节点。

    论文简洁，算法的框架描述比较清楚，无需重复说明。因此本栏将重点关注论文少有提及的方面：

    • hotstuff相比它的前辈PBFT，Tendermint做了什么改进？
    • hotstuff如何容错？
    • libraBFT与hotstuff的差异？
    • 门限签名对hotstuff的影响？
    • 怎么实现一个hotstuff原型？
    • hotstuff如何实现类似raft的成员变更？