快速拜占庭容错 (FBFT)

Harmony 的共识算法—快速拜占庭容错（FBFT）—是对实用拜占庭容错（PBFT）算法的创新改进。FBFT 利用 Boneh-Lynn-Shacham (BLS) 聚合签名提高了可扩展性和速度，大大减少了通信开销，使网络能够快速高效地达成共识。

在 FBFT 中，共识过程包括一个领导者和三个阶段：宣布、准备和提交。在宣布阶段，领导者提出一个新区块，并向验证者广播其哈希值。验证者随后验证信息，签署区块哈希值，并将其签名返回给领导者。一旦收集到超过三分之二投票权的签名，准备阶段就结束了。

领导者将这些签名汇总成一个 BLS 聚合签名，并与完整区块一起广播，以启动提交阶段。验证者随后验证区块并重复签名过程。提交阶段结束后即可达成共识，在主网上通常只需 2 秒钟，这充分体现了 FBFT 的效率。

FBFT 的设计包括同步视图更改协议，以解决因恶意领导者而可能导致的共识停滞问题。与依赖超时机制的 PBFT 不同，Harmony 的视图更改协议基于本地时钟和上次成功提交区块后的时间，即使节点出现宕机或不同步，也能确保稳健性和功能性。

这种同步视图更改与 BLS 聚合签名的使用相结合，确保了 FBFT 共识的有效性，并维护了网络的效率和安全性。该协议的设计保证了只要有绝大多数诚实的验证者在线，共识过程就能保持有效，并能抵御故障。

有效权益证明 (EPoS，Effective Proof-of-Stake)

Harmony 的有效权益证明（EPoS）是一种新颖的质押机制，旨在增强网络安全性和去中心化。EPoS 通过引入防止质押集中化和确保在验证者之间公平分配奖励的功能，解决了传统权益证明（PoS）系统的局限性。

EPoS 允许验证者根据其质押的代币进行选举，该机制鼓励验证者在持有大量代币时运行多个节点，从而支持网络的安全性和可扩展性。该系统确保拥有较少质押的验证者仍能有效参与网络，促进包容性和去中心化。

EPoS 机制旨在将质押随机、均匀地分配给所有分片，从而提高每个分片的安全性，防止任何一个分片的安全性低于其他分片。这种分配还能降低分片被接管的风险，增强网络的整体恢复力。

EPoS 采用削减条件来惩罚双重签名等恶意行为，并惩罚当选但不可用的节点，确保所有验证者都能为网络的安全性和可靠性做出积极贡献。这种方法激励验证器保持较高的正常运行时间并遵守网络协议。

EPoS 的经济模型规定了每年代币发行量的上限，并烧毁所有的交易费用，目的是在网络使用率高时实现零通货膨胀。这种模式为验证者提供了可预测的代币回报，鼓励他们长期参与并投资于网络的健康和发展。

与其他共识机制的比较

与工作证明（PoW）和标准权益证明（PoS）等传统共识机制相比，Harmony 的 FBFT 和 EPoS 共识机制具有明显优势。FBFT 通过 BLS 聚合签名达成共识的效率高，可快速完成交易并减少通信开销，与基于 PBFT 和 PoW 的系统相比，速度更快，可扩展性更好。

EPoS 通过确保公平、包容的验证人选举过程和公平的奖励分配，解决了与传统 PoS 机制相关的集中化问题。该系统通过防止利益集中和促进验证者多样性，增强了网络安全性和去中心化。

与能耗高、交易完成速度慢的 PoW 区块链相比，FBFT 和 EPoS 的结合使 Harmony 成为一个更节能、可扩展和安全的区块链平台。与传统的 PoS 系统相比，Harmony 的共识机制在包容性和公平性方面也有所改进，因为传统的 PoS 系统会使财富集中在验证者身上。

亮点

• Harmony 的快速拜占庭容错（FBFT）是 PBFT 的高级版本，它利用 BLS 聚合签名来降低通信成本，并在 2 秒内达成共识，从而提高了可扩展性和速度。
• FBFT 通过基于领导者的模型运行，包括宣布、准备和提交阶段，确保快速达成共识，要求超过三分之二的验证者达成一致，从而保持网络效率和安全性。
• FBFT 中的同步视图变更协议依靠本地时钟计时，从而解决了恶意领导者可能导致的停滞问题，确保即使在节点停机的情况下，共识也能保持实时和稳健。
• Harmony 中的有效权益证明（EPoS）引入了一种公平的质押和验证者选举机制，可防止权益集中化，为大型利益相关者提供多节点支持，并确保公平的奖励分配。
• EPoS 通过在所有分片之间平均分配质押来增强分片的安全性，并结合了削减条件来惩罚恶意行为，从而提高了网络可靠性和验证者的责任感。
• 与 PoW 和 PoS 等传统共识机制相比，Harmony 的 FBFT 和 EPoS 可提供更快的交易完成速度、更低的能耗、更强的可扩展性以及更高的安全性和去中心化，为区块链共识机制设定了新标准。