双层共识

Canton 如何将智能合约验证与交易排序分离，以同时实现隐私与完整性

Canton 采用双层共识：智能合约交易共识与排序共识分离。这正是 Canton 能在保持完整性的同时实现隐私的原因。

为何需要两层？

传统区块链将排序与验证合并在单一共识中：每个验证者见每笔交易以验证正确性并达成一致顺序，紧密耦合带来固有隐私限制。

Canton 将二者解耦：

• 智能合约共识验证交易正确性，仅受影响利益相关方参与，各方只见己方交易片段。
• 排序共识建立全局交易顺序，同步器节点参与但只见加密消息。

第一层：智能合约共识（利益相关方证明）

Canton 的智能合约共识遵循利益相关方证明（Proof of Stakeholder）：仅对合约有利益的 Party 可验证影响该合约的交易。

工作流程

1. 识别利益相关方：交易影响合约时识别全部利益相关方（签字方、观察方、控制方）
2. 视图分发：各方仅收到有权查看的交易视图
3. 独立验证：各方按 Daml 规则验证己方视图
4. 确认：向 Mediator 发送确认或拒绝
5. 裁决：足够确认后整笔交易提交或整体中止

sequenceDiagram
    participant Sub as Submitting Validator
    participant Med as Mediator
    participant V1 as Validator 1 (Stakeholder)
    participant V2 as Validator 2 (Stakeholder)

    Sub->>Med: Submit transaction views
    Med->>V1: Deliver view (encrypted)
    Med->>V2: Deliver view (encrypted)
    V1->>V1: Validate view
    V2->>V2: Validate view
    V1->>Med: Confirmation
    V2->>Med: Confirmation
    Med->>Med: Collect confirmations
    Med->>V1: Commit verdict
    Med->>V2: Commit verdict

非利益相关方完全不见该交易；仅受影响方做验证工作，Daml 授权由利益相关方自身强制执行。

信任假设直接：你信任签字方与控制方会正确验证己方部分；因其对合约有直接利益，有动机诚实验证。

第二层：排序共识（BFT 排序）

排序层为同步器上所有交易建立全序，使所有参与者从同一同步器以相同顺序看到事件，防止双花并保证一致性。

工作流程

同步器的 Sequencer：

1. 从参与者接收加密交易消息
2. 为该同步器分配全局唯一时间戳/序号
3. 按序将消息投递给所有有权接收方
4. 保证所有接收方看到相同顺序

flowchart LR
    subgraph Validators
        V1[Validator 1]
        V2[Validator 2]
        V3[Validator 3]
    end

    subgraph Sequencer[BFT Sequencer Cluster]
        S1[Node 1]
        S2[Node 2]
        S3[Node 3]
    end

    V1 -->|Encrypted msg| Sequencer
    V2 -->|Encrypted msg| Sequencer
    Sequencer -->|Ordered stream| V1
    Sequencer -->|Ordered stream| V2
    Sequencer -->|Ordered stream| V3

BFT 排序

去中心化同步器（如 Global Synchronizer）的排序使用拜占庭容错共识：

• 多个 Sequencer 节点运行排序协议
• 容忍至多 1/3 拜占庭（恶意）节点
• 基于 ISS（Insanely Scalable State-Machine Replication）算法
• 提供安全性与活性保证

所有验证者以相同顺序收消息；Sequencer 只见加密消息，排序不损害隐私；部分节点故障时协议仍可运行。

信任假设：恶意 Sequencer 少于 1/3；对 Global Synchronizer，信任分散在独立 SV 之间。

两层如何协作

flowchart TB
    subgraph L1[Layer 1: Smart Contract Consensus]
        V1[Validator 1]
        V2[Validator 2]
    end

    subgraph L2[Layer 2: Ordering]
        SEQ[Sequencer]
        MED[Mediator]
    end

    V1 -->|Submit encrypted views| SEQ
    SEQ -->|Order and distribute| MED
    SEQ -->|Deliver to stakeholders| V1
    SEQ -->|Deliver to stakeholders| V2
    V1 -->|Validate and confirm| SEQ
    V2 -->|Validate and confirm| SEQ
    SEQ -->|Forward confirmations| MED
    MED -->|Verdict via sequencer| SEQ
    SEQ -->|Verdict| V1
    SEQ -->|Verdict| V2

流程始于排序层：验证者提交加密交易，Sequencer 分配全局顺序；Sequencer 向利益相关方分发视图，Mediator 获知达成裁决所需确认数；智能合约共识接管——各方验证并确认；Mediator 汇总后经 Sequencer 广播裁决。

分离的好处

隐私不牺牲完整性。 排序层防双花（完整性与一致性），智能合约层确保仅利益相关方见数据（隐私）；单层 alone 无法兼得。

灵活信任模型。 不同同步器可用不同排序信任模型（私有单运营方 Sequencer 或去中心化 BFT），智能合约共识层不变。

可扩展性。 排序层只做同步，负载轻；验证工作仅分布在受影响验证者，无需全局状态复制。

与其他方案对比

相关主题

• 信任模型概览
• 架构概览
• 隐私模型

本文由 CC Privacy Club 根据 Canton Network 官方文档（CC-BY-4.0）整理翻译，仅供学习；实现细节以官方最新版本为准。