TOP Network是一个公共区块链平台，旨在处理来自大型消费级应用的海量业务。TOP Network最初是为提供云通信服务而构建的，而云通信服务通常与大量交易、消息和数据传输相关联。每种通信功能都是不同的，并且具有不同的业务工作流，为此，TOP链采用了一个灵活的三层体系结构，其中包括：主链、服务链和链外处理器。主链处理所有金融交易，而服务链处理来自各种云通信应用的服务交易，链外处理器是用于处理和存储云通信应用生成的大量业务数据。
为什么要将金融交易和服务交易分开？
金融交易和服务交易需要不同级别的安全性。在涉及资产转移的金融交易中，风险很大。如果出了什么差错，或者有人能够暂时破坏系统，这可能会造成数百万美元的损失或被盗。因此，金融交易必须非常安全。对于服务链交易，风险就没有那么高。服务交易通常包括记录DApp使用服务数量的账单记录，例如消息数量，VPN数据的MB数，通话时间等。 这些类型的交易没有那么高的价值，这意味着它们不一定需要和主链处理金融交易所需要的密闭安全性。举个例子，比如说计费单位为512KB数据的VPN服务。虽然在极少数情况下盗用单个计费单元可能是可行的，但512KB的VPN数据具有极低的货币价值，因此任何一方都无法获益。
由于这些标准不同，所以需要使用不同的共识机制来确认金融交易和服务交易。主链的共识机制必须非常安全，而一般而言，服务链的共识机制则牺牲了一定的安全性来换取吞吐量与灵活性，这允许服务链来处理复杂的大量的云通信应用程序。如果云通信服务的每一个动作都被当作高价值的金融交易来对待（就像以太坊和比特币一样），那么就不可能跟上现实世界的应用程序体量。由于所有涉及记账和资产转移的财务结算都是在安全性很高的主链上结算的，所以这个系统的风险相当小。
金融交易
在TOP Network上，所有的金融交易都是由主链处理。主链使用的共识机制不仅必须非常安全，而且还要为涉及大量应用程序的小额支付提供足够的吞吐量，例如那些使用云通信服务的应用程序。出于这些原因，TOP使用了一种独特的pBFT-DPoS *共识机制。让我们看看为什么TOP选择了这种特殊的共识机制，以及它提供了哪些好处。
pBFT
pBFT代表拜占庭式的实际容错能力（Practical Byzantine Fault Tolerance）。这个名字指的是一个被称为拜占庭将军问题的窘境，在其核心问题上，拜占庭将军的问题清楚地表明了一群拜占庭将军如何在远距离交流中就是否攻击城市达成共识的困境，因为该组织中可能存在一些叛徒。由于它涉及到分布式计算，需要询问一组节点如何在某些计算或状态上达成一致，因为其中一些节点可能出现故障或是有恶意的。而拜占庭容错（BFT）共识算法旨在解决这个问题。这一系列的共识算法的关键点在于，为了达成共识，诚实节点的比例必须大于或等于参与共识的节点总数的2/3。这意味着不诚实节点的数量必须小于或等于节点总数的1/3，这也就是系统对故障的容忍度。
pBFT是一种优化的BFT算法。它被开发用于在像互联网这样的动荡环境中。让我们来看看一组共识节点如何使用pBFT算法处理交易。
1.客户端将候选交易发送到其中一个节点（有时称为领导者）。
2.领导者将候选交易多路传播（同时发送到每个其他节点）到备份节点。
3.一旦交易收到超过2/3节点的签名，该交易就被视为已确认。
在pBFT系统中，所有节点彼此直接通信，因此，从提议候选交易的时间到其传播到网络中的所有节点的时间之间存在非常短的等待时间，在接收到2/3的签名之后随即就会进行确认。与PoW系统不同，一旦一笔交易被pBFT算法确认，它就立即终结了。终结就意味着在交易得到确认并且节点就状态达成一致的那一刻，它就变得不可逆转。不用像在比特币这样的PoW系统中等待额外的块确认，来确保你的交易不会被逆转。这种特性对于实时应用程序至关重要，这些应用程序无法等待几分钟，甚至超过几秒钟，来使交易具有最终性。
pBFT的好处是高吞吐量和即时终结性。另外注意，pBFT中没有采矿过程，因此能源消耗是最小的。但是它也有一些缺点，pBFT节点必须保持不变并且要求彼此进行通信，由于所需带宽会随着节点数量呈指数增长，这意味着网络必须保持较小，21个节点是常用的最大数量。
TOP主链是分片的，这意味着共识节点被分成单独的组，来并行地确认交易。每个组由21个活跃的共识节点组成，另外还有9个备用节点，以防活跃的节点中有节点作恶或发生故障。然而，问题是拥有少量节点的共识网络更容易受到Sybil攻击，这发生在当一个作恶者创建了许多节点，通过打破大于2/3的节点是可靠的假设来破坏系统。而pBFT算法中没有任何东西可以阻止这种情况，并且攻击者也不会有太多损失。所以显然，单靠pBFT是不够的。
DPoS*
为了使pBFT在无许可环境中工作，需要有一种方法来防止具有少量共识节点的网络中的Sybil攻击。一种方法是使成为共识节点变得更加困难，这阻止了作恶者尝试创建大量节点。委托股权证明(DPoS)是一种根据节点自身或网络参与者提供的stake作为抵押，来以某种方式委托节点的系统。
TOP使用DPoS*来管理如何选择节点来成为共识节点。DPoS*节点根据独特的综合stake因素进行选择。综合stake考虑了节点的计算能力，带宽能力，币的质押和累积声誉。满足需求的节点会进入到一个合格节点池中。从这个池中，可验证随机函数（VRF）机制会随机将符合条件的节点放置到分片中。
那么这如何防止Sybil攻击并保持至少2/3的节点诚实可靠呢？首先，考虑到恶意实体为了造成任何伤害，需要在给定的分片中至少同时创建或控制21个共识节点中的7个。但多亏了分片和VRF机制，作恶者需要创建远超过7个节点来实现这一点，因为他创建的每个节点都会随机放入分片。所有7个恶意实体节点最终都在同一个分片中的可能性非常非常低。
实际上，一个作恶者需要创建数十个甚至数百个节点才能破坏单个分片。但根据综合的stake要求，成为合格的节点并不是一件容易的事，对于每个节点，攻击者需要购买功能强大的硬件来证明计算能力，带宽能力，并购买token来作为抵押。还有需要考虑累计的声誉，这意味着作恶者需要与那些诚信可靠的节点竞争，因为诚实节点通过一段时间的诚实可靠的行为已经积累了声誉。
pBFT-DPoS*
DPoS*弥补了pBFT自身所面临的“Nothing-At-Stake”的困境。一般情况下，创建共识节点没有障碍，作恶行为也不会造成任何损失。但是在pBFT-DPoS *系统中，创建单个节点既昂贵又耗时且竞争激烈，更不用说创建几十或几百个节点来只是为了破坏一个分片。此外，如果一个活跃的节点行为不端，它抵押的东西将被没收——这意味着作恶行为在经济上是不利于作恶者的。这种全面的Stake既能阻止错误节点的创建，也能阻止节点在参与共识时做出恶意行为。
pBFT算法与DPoS *的组合为处理金融交易的主链提供了非常安全的共识机制。通过基于VRF的分片架构，这种共识机制还具有这样的特性：随着DPoS*节点的数量不断增加(因此分片的数量也会随之增加)，做恶者会越来越难破坏系统。因为分片越多，将7个以上的节点随机放入同一个分片中（这是造成任何伤害的必要条件）的可能性就越小，更不用说还有其他的保险措施，这些将在下一篇文章中进一步说明。
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