Spine-цепочка

Каждый узел ZooBC ведёт две цепочки. Основная цепочка создаёт блок каждые 15 секунд и несёт транзакции. Рядом с ней работает spine-цепочка: один блок в сутки в mainnet, без каких-либо транзакций. Spine-блок записывает то, за что ручается реестр в целом, — контрольную точку основной цепочки, ключи узлов, которые вошли или вышли, и манифесты последних снимков, — и требует подписей двух третей мест. Поэтому spine-цепочка — якорь финальности и отправная точка каждого нового узла.

Что содержит spine-блок

Контрольную точку. Каждый spine-блок называет опорный блок основной цепочки, достаточно глубокий, чтобы считаться устоявшимся: на 760 блоков (3 часа 10 минут) ниже вершины основной цепочки в момент создания spine-блока и никогда не ниже опорного блока предыдущего spine-блока. Он копирует корень Меркла этого блока, а его хеш полезной нагрузки фиксирует собственный хеш опорного блока и его накопленную сложность, так что контрольная точка закрепляет один конкретный блок, а не просто высоту.
Изменения публичных ключей. Ключи узлов, добавленные в реестр или удалённые из него со времени предыдущего spine-блока.
Манифесты снимков. Для каждого недавнего снимка состояния основной цепочки: хеш всего файла, хеш каждого чанка, опорная высота, срок действия и хеш генезиса основной цепочки (см. Снимки и быстрая синхронизация).

Spine-цепочка создаёт один блок за spine_smithing_period: 86 400 секунд, один в сутки, в mainnet и testnet и 3 600 секунд, один в час, в devnet, где глубина контрольной точки — 80 блоков (20 минут).

Spine-блок, раскрытый на три отсека — контрольная точка на 760 ниже вершины, изменения ключей реестра и манифесты снимков, — рядом с 11 местами, из которых подписывают 8: две трети.

Соподписан двумя третями мест

Spine-блок несёт агрегированную подпись: 4-байтовое число, за которым для каждого подписанта следуют его 32-байтовый ключ узла и 64-байтовая подпись Ed25519, все над одними и теми же 204 байтами заголовка. Хеш блока — SHA3-256 от байтов заголовка и всего поля подписей.

Требуемое число подписей:

required = max(spine_min_signatures, ceil(n × 67 / 100))

где n — размер списка подписантов. При 11 местах 11 × 67 / 100 = 7,37, с округлением вверх — 8. Округление вверх намеренное: 7 было бы меньше двух третей от 11.

Spine-цепочка учитывает каждое место в своём списке подписантов, приостановлено оно или нет. Это единственный подсчёт двух третей, в котором приостановленные места всё ещё учитываются, поэтому контрольная точка всегда говорит от имени двух третей всех мест (см. Правила двух третей).

Если слишком много мест выбыло и spine-цепочка останавливается, планка снижается за один шаг: после 3 периодов spine-цепочки без сохранённого spine-блока (3 дня в mainnet) достаточно больше половины — 6 из 11. Ни одна из планок не может опуститься ниже spine_min_signatures, который во всех цепочках равен 5. Если бы требовались все 11 подписей, одно-единственное выбывшее место могло бы остановить spine-цепочку.

Два кольца по 11 мест: обычно подписывают не меньше 8 (67 % с округлением вверх); после 3 периодов без spine-блока — не меньше 6 (больше половины); никогда меньше 5. Каждый подписант сначала проверяет изменения ключей, манифесты, глубину опорного блока и то, что он подписывает один блок на высоту.

Подписанты проверяют, прежде чем подписать

Место никогда не подписывает вслепую. Прежде чем соподписать предложение, каждый подписант проверяет, что:

изменения ключей совпадают с изменениями в его собственном реестре за тот же диапазон;
каждый манифест для его цепочки совпадает с его собственным снимком хеш в хеш; подписант без такого снимка воздерживается;
опорный блок достаточно глубок и не сдвигается назад;
он ещё не соподписал другой блок на этой высоте spine-цепочки.

Когда узел сохраняет spine-блок, он снова проверяет содержимое, а также жеребьёвку производителя и сложность блока.

Кто предлагает и когда

Производитель spine-блока выбирается жеребьёвкой из списка подписантов: подписант с индексом LE64(SHA3-256(seed ‖ "spine" ‖ round)) mod n, где seed — сид основного блока на опорной высоте предыдущего spine-блока, так что каждый валидатор может повторить жеребьёвку. В mainnet раунд spine-цепочки длится 100 секунд, окно создания — 300 секунд, допуск — 150 секунд; подписант отклоняет предложение старше своего 60-секундного окна сбора. Spine-блок, пришедший раньше, чем предыдущий плюс период минус допуск, отклоняется.

Spine-блоки никогда не бывают пустыми. Из конкурирующих spine-цепочек побеждает та, у которой больше подписей. Узел взвешивает конкурирующую spine-цепочку, прежде чем что-либо откатывать, никогда не откатывает свою spine-цепочку ниже пина релиза и восстанавливает собственную spine-цепочку, если другую не удаётся применить.

Для чего нужна spine-цепочка

Финальность. Ни один узел не реорганизует основную цепочку ниже последней сохранённой контрольной точки spine-цепочки (см. Финальность и откат).
Быстрая синхронизация. Новый узел сначала синхронизирует spine-цепочку: её манифесты говорят, какой снимок загрузить, а её изменения ключей — каким ключам узлов доверять (см. Снимки и быстрая синхронизация).
Архив. Каждый снимок начиная с нулевого блока хранит децентрализованное хранилище, а не каждый узел, поэтому любой может пройти по spine-цепочке назад до любого прошлого снимка и восстановить состояние того времени (см. Архив и чтение прошлого).

Spine-цепочку ведёт каждый узел, а не Foundation, и на ней ничем не торгуют.