IPSE跨鏈：BABE共識算法工作原理簡析

當前，某一區塊鏈網絡自身的擴張和給體系下局部應用的大規模增長存在著矛盾，導致系統資源競爭加劇，這已經在目前EOS網絡中資源（RAM和CPU）擁堵中得到體現。不僅是EOS，包括以太坊、比特幣等區塊鏈網絡都存在此問題。

Polkadot提出了解決方案，它是一個可擴展的異構多鏈系統，目標是實現彼此孤立不互通的區塊鏈網絡之間形成互操作。Polkadot具備高擴展性，避免硬分叉，可以不斷升級。

IPSE基于Substrate架構進行構建平行鏈（parachain），使用Polkadot系統架構中主要的關鍵結構轉接橋（bridge）進行跨鏈通信。為保證IPSE平行鏈和Polkadot系統的中繼鏈的狀態一致性，利用了混合共識機制，分別是BABE和GRANDPA。

BABE共識算法

BABE（Blind Assignment for Blockchain Extension，“區塊鏈擴展盲分配）是在驗證人節點與決定誰是產生新區塊之間的產生區塊機制。BABE算法根據抵押和使用Polkadot隨機性周期分配區塊生產插槽給驗證人。

Polkadot 的驗證人將會參與在每次的抽獎去決定它們是否是該時隙的生產區塊候選人。時隙是用時間作單位，長度為6秒。由于這種隨機性機制，多個驗證人可能是同一時隙的候選人。在其余時間，時隙可能為空導致區塊時間不一致。

同一時隙多個驗證人：當多個驗證人在同一時隙也成為了區塊生產侯選人，全部都會產生區塊并廣播到網絡。不過，這種情況將是一種比賽。具體是哪個驗證人先獲勝，取決于網絡拓撲和延遲，直到最終敲定并截斷分叉為止。

時隙里沒有驗證人：當沒有任何驗證人在隨機抽獎中達到足夠低的資格進行生產區塊時，時隙便會沒有區塊產生。不過會選擇算法來避免這種情況，保持有驗證人始終生成區塊。

BABE還需要和GRANDPA配合，BABE負責出塊，GRANDPA主要負責實現區塊鏈之間（如平行鏈）的共識來確保區塊的最終一致性。

注：需要指出的是BABE算法還在完善中，目前Web3基金會的Handan Kilinc Alper發布了最新的BABE介紹文檔，對工作機制進行了詳細的解釋。

https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/BABE/Babe/