Tendermint共識(shí)引擎，將絕大多數(shù)node的共識(shí)記錄到一條區(qū)塊鏈中，并在所有node間復(fù)制。這條區(qū)塊鏈可以通過(guò)各種RPC訪問(wèn)命令，比如從獲取整條區(qū)塊數(shù)據(jù)的/block?height= 命令，到獲取區(qū)塊頭列表的/blockchain?minHeight=&maxHeight=命令，應(yīng)有盡有。那么這些區(qū)塊中到底存儲(chǔ)了哪些東西呢？

區(qū)塊鏈的魔力就在于區(qū)塊中包含了一批交易、區(qū)塊描述信息，并鏈接之前的區(qū)塊。而這個(gè)“鏈”由兩種形式組成：前區(qū)塊散列；以及一組使得前區(qū)塊得以commit的precommits數(shù)據(jù)（也就是下面要談到的區(qū)塊組成部分“LastCommit”）。那么，一個(gè)區(qū)塊將包含三個(gè)主要部分：區(qū)塊頭、交易列表以及LastCommit。

另外，如果在區(qū)塊鏈中發(fā)現(xiàn)一次對(duì)多個(gè)區(qū)塊進(jìn)行propose或vote的惡意行為，其他validator可以以交易的形式發(fā)布違規(guī)evidence，Tendermint將刪除違規(guī)者，為validator清理門(mén)戶。因此，區(qū)塊還將包含evidence數(shù)據(jù)，這個(gè)區(qū)塊就是下圖中的模樣。

為探討區(qū)塊實(shí)體結(jié)構(gòu)，在接下來(lái)的部分，將主要圍繞組成區(qū)塊的實(shí)體結(jié)構(gòu)展開(kāi)。Block結(jié)構(gòu)體定義如下所示：

type Block struct {Header `json:"header"`Data `json:"data"`Evidence EvidenceData `json:"evidence"`LastCommit *Commit `json:"last_commit"` }

Data

組成區(qū)塊的最重要內(nèi)容就是交易數(shù)據(jù)了，就從Data結(jié)構(gòu)體開(kāi)始。

說(shuō)個(gè)題外話，根據(jù)官方測(cè)算，64個(gè)validators在跨互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中，Tendermint的交易吞吐量能達(dá)到4000Txs/S。這對(duì)于我這種心心念念要把區(qū)塊鏈應(yīng)用在信息安全領(lǐng)域的用戶來(lái)說(shuō)，是個(gè)好消息。相信長(zhǎng)期關(guān)注本訂閱號(hào)的讀者對(duì)下圖不陌生：

是的，在《也許，只有信息安全才是區(qū)塊鏈的未來(lái)（上）》中提到：“比特幣網(wǎng)絡(luò)每秒只能處理約7筆交易”。有人會(huì)說(shuō)“你這才64個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)然快啊”。我想回答的是“服務(wù)于信息安全的私有鏈無(wú)需太多的節(jié)點(diǎn)”。至于如何將私有鏈服務(wù)于信息安全，想清楚并有了最佳實(shí)踐后，《也許，只有信息安全才是區(qū)塊鏈的未來(lái)（下）》就可以提筆了。

而在不跨互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心環(huán)境下，隨著設(shè)備性能（32 vCPU,60GB RAM）的提高，交易吞吐量也會(huì)跟著增長(zhǎng)。

話題轉(zhuǎn)回來(lái)，下面是Data結(jié)構(gòu)體定義，Data結(jié)構(gòu)體是由Txs字段組成。

type Data struct {// Txs that will be applied by state @ block.Height+1.// NOTE: not all txs here are valid. We're just agreeing on the order first.// This means that block.AppHash does not include these txs.Txs Txs `json:"txs"` }

而通過(guò)進(jìn)一步觀察代碼會(huì)發(fā)現(xiàn)，類(lèi)型Txs是Tx數(shù)組的切片。

// Txs is a slice of Tx. type Txs []Tx

Tx又是什么呢，Tx是由任意字節(jié)數(shù)組構(gòu)成的類(lèi)型。到這里就完全明白了，區(qū)塊中的交易數(shù)據(jù)內(nèi)容是可變的。再將這個(gè)原則聯(lián)系到比特幣網(wǎng)絡(luò)呢，人們常說(shuō)比特幣網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是分布式賬本，的確，其交易內(nèi)容就是轉(zhuǎn)賬記錄。

// Tx is an arbitrary byte array. // NOTE: Tx has no types at this level, so when wire encoded it's just length-prefixed. // Might we want types here ? type Tx []byte

LastCommit

LastCommit代表前一個(gè)區(qū)塊的投票信息。是Commit的指針變量，Commit則是一個(gè)簡(jiǎn)單的votes列表包裝器（Precommits），每個(gè)validator對(duì)應(yīng)一個(gè)vote。Commit還包含與其相關(guān)的BlockID字段。

type Commit struct {// NOTE: The Precommits are in order of address to preserve the bonded ValidatorSet order.// Any peer with a block can gossip precommits by index with a peer without recalculating the// active ValidatorSet.BlockID BlockID `json:"block_id"`Precommits []*Vote `json:"precommits"`// contains filtered or unexported fields }

BlockID包含了區(qū)塊的兩種不同Merkle根散列值。第一種是做為區(qū)塊的主散列（hash），它是header中所有字段的Merkle根散列值；第二種是服務(wù)于區(qū)塊共識(shí)階段的安全協(xié)商（包含在PartsHeader字段中），是將整個(gè)區(qū)塊序列化后切分成片段的Merkle根散列值。所以，BlockID在包含上述兩種散列值的同時(shí)還記錄了區(qū)塊的片段數(shù)。

type BlockID struct {Hash cmn.HexBytes `json:"hash"`PartsHeader PartSetHeader `json:"parts"` }

而在PartSetHeader結(jié)構(gòu)體中，Total字段是32位有符號(hào)整數(shù)，用于記錄PartSet的總數(shù)，另外，Hash字段還記錄了這些PartSet的Merkle根散列值。對(duì)于PartSet的介紹可參考《Tendermint：拜占庭容錯(cuò)算法》。

type PartSetHeader struct {Total int `json:"total"`Hash cmn.HexBytes `json:"hash"` }

現(xiàn)在跳出BlockID結(jié)構(gòu)體，看看Precommits字段，該字段是Vote結(jié)構(gòu)體的指針數(shù)組。

type Vote struct {Type SignedMsgType `json:"type"`Height int64 `json:"height"`Round int `json:"round"`Timestamp time.Time `json:"timestamp"`BlockID BlockID `json:"block_id"` // zero if vote is nil.ValidatorAddress Address `json:"validator_address"`ValidatorIndex int `json:"validator_index"`Signature []byte `json:"signature"` }

vote包含了validator的簽名信息。其中，字段Type是字節(jié)類(lèi)型SignedMsgType（type SignedMsgType byte），代表vote的類(lèi)別，例如vote.Type == 1是prevote、vote.Type == 2是precommit。
Height字段表示鏈上順序增長(zhǎng)的區(qū)塊位置編號(hào)，是64位有符號(hào)整數(shù)。
Round字段表示當(dāng)前round的情況，是32位有符號(hào)整數(shù)。
Timestamp字段是64位有符號(hào)整數(shù)，以毫秒為單位的UNIX時(shí)間。
ValidatorAddress字段是crypto包的類(lèi)型Address，是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，用于標(biāo)識(shí)validator的地址。
ValidatorIndex是32位有符號(hào)整數(shù)，用于標(biāo)識(shí)validator的序號(hào)。
Signature是字節(jié)數(shù)組，用于標(biāo)識(shí)validator的數(shù)字簽名。Tendermint目前僅支持ED25519算法。

Header

這部分內(nèi)容多，是區(qū)塊鏈“鏈”的奧妙所在，Header既區(qū)塊頭。Header結(jié)構(gòu)體由四個(gè)部分構(gòu)成：區(qū)塊基本信息、前區(qū)塊信息、區(qū)塊數(shù)據(jù)散列、前區(qū)塊散列以及共識(shí)信息。

type Header struct {// basic block infoVersion version.Consensus `json:"version"`ChainID string `json:"chain_id"`Height int64 `json:"height"`Time time.Time `json:"time"`NumTxs int64 `json:"num_txs"`TotalTxs int64 `json:"total_txs"`// prev block infoLastBlockID BlockID `json:"last_block_id"`// hashes of block dataLastCommitHash cmn.HexBytes `json:"last_commit_hash"` // commit from validators from the last blockDataHash cmn.HexBytes `json:"data_hash"` // transactions// hashes from the app output from the prev blockValidatorsHash cmn.HexBytes `json:"validators_hash"` // validators for the current blockNextValidatorsHash cmn.HexBytes `json:"next_validators_hash"` // validators for the next blockConsensusHash cmn.HexBytes `json:"consensus_hash"` // consensus params for current blockAppHash cmn.HexBytes `json:"app_hash"` // state after txs from the previous blockLastResultsHash cmn.HexBytes `json:"last_results_hash"` // root hash of all results from the txs from the previous block// consensus infoEvidenceHash cmn.HexBytes `json:"evidence_hash"` // evidence included in the blockProposerAddress Address `json:"proposer_address"` // original proposer of the block }

區(qū)塊基本信息

Version字段用來(lái)標(biāo)識(shí)區(qū)塊鏈和應(yīng)用程序協(xié)議的版本。由version包的Consensus結(jié)構(gòu)體定義。而類(lèi)型Protocol則是64位無(wú)符號(hào)整數(shù)（type Protocol uint64）。

type Consensus struct {Block Protocol `json:"block"`App Protocol `json:"app"` }

ChainID字段是最大長(zhǎng)度為50的UTF-8字符串，該字段在“genesis.json”文件中定義，例如ChainID為“test-chain-nlXLFL”的區(qū)塊鏈。
Height字段表示鏈上順序增長(zhǎng)的區(qū)塊位置編號(hào)，是64位有符號(hào)整數(shù)。注意，第一個(gè)區(qū)塊遵從“block.Header.Height == 1”。
Time字段是64位有符號(hào)整數(shù)，以毫秒為單位的UNIX時(shí)間。受Tendermint共識(shí)引擎管理，遵從如下原則：

• 時(shí)間單調(diào)性：時(shí)間單調(diào)增加，例如分配header H1給height為h1的區(qū)塊，則header H2滿足“height h2=h1+1、H1.Time<H2.Time”；
• 時(shí)間有效性：從block.LastCommit字段給定一組Commit votes，區(qū)塊頭中的Time字段值的有效范圍僅由正確進(jìn)程發(fā)送的Precommit消息定義（來(lái)自LastCommit字段），也就是錯(cuò)誤的進(jìn)程不能任意增加Time的值。

NumTxs字段是64位有符號(hào)整數(shù)，記錄本區(qū)塊中的交易數(shù)量。
TotalTxs字段是64位有符號(hào)整數(shù)，記錄本區(qū)塊鏈中包含所有交易數(shù)量的總和。注意，第一個(gè)區(qū)塊遵從“block.Header.TotalTxs = block.Header.NumTxs”。

前區(qū)塊信息
為了將區(qū)塊鏈接在一起，LastBlockID字段是前區(qū)塊的BlockID。注意，第一個(gè)區(qū)塊遵從“block.Header.LastBlockID == BlockID{}”。

區(qū)塊數(shù)據(jù)散列
LastCommitHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，其值和LastCommitHash的Merkle根散列值一致。注意，在第一個(gè)區(qū)塊中，遵從“block.Header.LastCommitHash == []byte{}”。
DataHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表當(dāng)前區(qū)塊交易數(shù)據(jù)的Merkle根散列值。

前區(qū)塊散列
ValidatorsHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表當(dāng)前區(qū)塊validator列表的Merkle根散列值。還可以用于驗(yàn)證下一個(gè)區(qū)塊中包含的LastCommit字段。
NextValidatorsHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表可參與下一區(qū)塊共識(shí)的validator列表。
ConsensusHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表當(dāng)前區(qū)塊共識(shí)參數(shù)的amino編碼散列值。
AppHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表Tendermint網(wǎng)絡(luò)在執(zhí)行和提交前一個(gè)區(qū)塊后返回的任意字節(jié)數(shù)組。它是驗(yàn)證來(lái)自ABCI接口的任何merkle證明的基礎(chǔ)，反映的是實(shí)際應(yīng)用的狀態(tài)，而不是區(qū)塊鏈本身的狀態(tài)。第一個(gè)區(qū)塊遵從“block.Header.AppHash == []byte{}”。
LastResultsHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表前一個(gè)區(qū)塊交易結(jié)果的Merkle散列值。

共識(shí)信息
EvidenceHash字段是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表本區(qū)塊中有拜占庭行為，也就是evidence的Merkle根散列值。
ProposerAddress字段是crypto包的類(lèi)型Address，是16進(jìn)制編碼的字節(jié)數(shù)組，代表本區(qū)塊proposer的地址。

Evidence

type EvidenceData struct {Evidence EvidenceList `json:"evidence"`// contains filtered or unexported fields }

EvidenceData結(jié)構(gòu)體由EvidenceList構(gòu)成，是一個(gè)Evidence類(lèi)型（type EvidenceList []Evidence）。而Evidence實(shí)際上是個(gè)接口。

type Evidence interface {Height() int64 // height of the equivocationAddress() []byte // address of the equivocating validatorBytes() []byte // bytes which compromise the evidenceHash() []byte // hash of the evidenceVerify(chainID string, pubKey crypto.PubKey) error // verify the evidenceEqual(Evidence) bool // check equality of evidenceValidateBasic() errorString() string }

這意味著任何Evidence的實(shí)現(xiàn)都可以用Amino前綴編碼。Amino是一個(gè)編碼庫(kù)，可以很好地處理接口(和protobuf的”oneof”一樣)。通過(guò)在每個(gè)“具體類(lèi)型”加前綴加字節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)下面的操作就能實(shí)現(xiàn)符合Evidence接口的DuplicateVoteEvidence結(jié)構(gòu)體。

func RegisterEvidences(cdc *amino.Codec) {cdc.RegisterInterface((*Evidence)(nil), nil)cdc.RegisterConcrete(&DuplicateVoteEvidence{}, "tendermint/DuplicateVoteEvidence", nil) }// DuplicateVoteEvidence contains evidence a validator signed two conflicting // votes. type DuplicateVoteEvidence struct {PubKey crypto.PubKeyVoteA *VoteVoteB *Vote }var _ Evidence = &DuplicateVoteEvidence{}// String returns a string representation of the evidence. func (dve *DuplicateVoteEvidence) String() string {return fmt.Sprintf("VoteA: %v; VoteB: %v", dve.VoteA, dve.VoteB)} ...... ...

DuplicateVoteEvidence實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)某個(gè)具體validator進(jìn)行兩次存在沖突投票的拜占庭行為的能力。

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本文轉(zhuǎn)載于：https://zhuanlan.zhihu.com/p/51432128

作者：Rosen Jiang

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【区块链】Tendermint——实体结构的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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