19、区块链跨分片交易的多轮共识验证方案

区块链跨分片交易的多轮共识验证方案

在区块链系统中，分片技术的应用使得跨分片交易成为必然，且这类交易在网络所有交易中占据较大比例。因此，正确处理跨分片交易对系统性能至关重要。本文将详细介绍一种多轮共识验证方案，以降低跨分片交易回滚概率，提升系统性能。

1. 跨分片交易处理的挑战

在处理跨分片交易时，只要有一个输入分片未完成交易验证，其他已处理的跨分片交易都需要回滚。分片后拜占庭节点分布不均会导致部分分片失效，进而引发跨分片交易回滚，且回滚概率较高，严重影响系统性能。

2. 多轮共识验证方案概述

为解决跨分片交易回滚问题，提出了多轮共识验证方案。该方案通过多轮验证提高跨分片交易的验证率，确保系统的整体交易处理能力（TPS）。

3. 多轮验证方案的交易处理流程

多轮共识验证方案对跨分片交易进行验证，核心思想是当跨分片交易发送到多个输入分片时，每个分片独立进行验证处理。若验证成功，则打包成块。具体交易验证流程如下：
1. 分配交易并初始化轮次 ：根据映射规则将交易分配到给定分片，并初始化交易轮次。
2. 分片内共识验证 ：分片内所有节点对分配到该分片的所有交易进行共识验证。若验证成功，将该组交易打包成块。
3. 处理验证超时 ：若分片验证超时仍未达成有效共识，通过随机分配算法将一组节点重新分配到失败的分片（此时其他分片正常）。若连续 T 轮都未达成良好共识，则放弃该交易，以牺牲少量交易可用性来维护系统整体性能，本文设定放弃交易的概率 β < 10⁻⁸。