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以太坊2.0:如何實現最終性?_以太坊:POC

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前言

如果你在了解有關以太坊2.0的過程中遇到過justification(證明)和fnalization(最終性)這兩個術語,但卻不知道它們是什么意思,希望本文能給你一些啟示。

首先,我們試著來理解什么是

?finality(最終性)。

你一定已經注意到,加密貨幣平臺和Dapps(去中心化應用)通常都會等待幾個區塊被敲定之后才會將你的交易視為“confirmed(已確認)”狀態。

這是一種確保某筆交易已經是“近乎”確定的,或者說該筆交易“幾乎”是不可逆轉的方式,也就是說,這筆交易已經被“finalized(敲定了)”。

以太坊2.0能夠提供finality(最終性)的保證,這是以太坊區塊鏈奉為神圣的客觀事實,而不是一種“近乎”的狀態。這是非常重要的,因為這能夠帶來更快的鏈上通信,即如果某個區塊剛剛被敲定了,那該區塊將無需等待多次確認。

也就是說,

基于工作量證明的區塊鏈(比如比特幣)從未包含讓交易真正實現最終性的特性;

而以太坊2.0鏈旨在提供比工作量證明更強大的最終性保證。

我們來更加具體地加以說明。首先來看幾個定義:

LMDGHOST是以太坊2.0使用的分叉選擇規則(即用于決定哪條鏈是“權威鏈”的規則),全稱是“LastMessageDrivenGreediestHeaviestObservedSubTree(由最新消息驅動的GHOST)”

以太坊研究員:Flashbots正在審查Tornado Cash交易:金色財經報道,以太坊研究員發布了一份報告顯示,MEV運營商Flashbots正在審查來自Tornado Cash的所有交易,根據Wahrst?tter的說法,在The Merge之后使用Flashbots的中繼軟件(用于 MEV Boost)在以太坊上生成的所有 19,436 個以太坊區塊中,沒有一個區塊包含與Tornado Cash相關的交易。雖然Flashbots僅占以太坊區塊的23%,但合規以太坊區塊的實際百分比可能要高得多,這意味著至少23%的以太坊區塊符合美國財政部的制裁。[2022/9/28 5:59:13]

CasperFFG是以太坊2.0使用的權益證明(PoS)機制,全稱是“CaspertheFriendlyFinalityGadget(Casper友好的最終性小工具)”

在以太坊2.0鏈中,每生成64個區塊(大約需要6.4分鐘)稱為一個epoch;

在以太坊2.0系統中,slot是生成一個新區塊所需的時間,即一個新區塊被提議及證明其正確性所需的時間。每個slot被設定為6秒,但不是每個Slot期間都會產生新的區塊。每個epoch期間的最后一個slot被稱為checkpoint(檢查點)。

Committee(委員會)是由信標鏈在每個slot期間隨機選擇的驗證者集合(每個委員會的目標驗證者數量是128名),每個委員會中第一名被隨機選擇的驗證者將有機會在該slot期間提議新區塊,該委員會的其他驗證者將對這個被提議的區塊進行證明(attest)。

以太坊客戶端Geth發布包含ArrowGlacier升級的v1.10.12版本:11月9日消息,以太坊客戶端Geth發布v1.10.12版本,該版本包含了Arrow Glacier硬分叉升級,該硬分叉升級預計于12月8日進行,內容為將難度炸彈計劃推遲至2022年夏天。

Geth的新版本還支持名為Sepolia的新PoW測試網,這個測試網是在雅典的合并互操作期間構思出來的,其目的是在合并后取代Ropsten作為主要的跨客戶端測試網。此外該版本還包含一個在Go中實現的全新調用跟蹤器,比當前使用的要快2.5倍。[2021/11/9 6:41:26]

基于上面這些信息,我們繼續探討Justification(證明)和Finalization(最終性)。

CasperFFG

Casper是一種用于證明和敲定區塊?(不管是一般的區塊鏈平臺還是以太坊2.0鏈中的epoch期間產生的區塊)?

的方式。Casper是一種通用的“小工具”,可以添加到任何需要實現最終性的區塊鏈中,但Casper在PoS區塊鏈中最為有用。

以太坊2.0中的最終性是這樣一種概念,即

系統確定將不會存在兩個相互競爭的、敲定的檢查點(checkpoints),而當這種情況發生時,至少三分之一的活躍驗證者將被被罰沒(slashing)。我們稱之為經濟最終性(economicfinality)。

Clover Finance完成300萬美元融資將構建以太坊-波卡橋:2月19日消息,Polkadot生態智能合約平臺Clover Finance宣布已完成300萬美元的種子輪融資。這些資金將用于在構建以太坊和波卡之間的橋梁,此外,其還計劃在未來構建和比特幣鏈之間的橋梁。據悉,這輪融資得到了Polychain、Hypersphere、Bithumb Global和Divergence Ventures的支持。(CoinDesk)[2021/2/19 17:28:24]

你也許想問,為何是三分之一的驗證者將被罰沒?我們知道,

在以太坊2.0系統中,必須保證有三分之二的驗證者是誠實驗證者來參與驗證(也即進行投票),因此如果系統出現兩個相互競爭的、敲定的檢查點,則意味著有三分之二的驗證者對其中一個檢查點進行投票,同時也有三分之二的驗證者對另一個檢查點見投票,也就是說,至少有三分之一的驗證者對這兩個檢查點都進行了投票,這部分驗證者就會被系統認為是惡意驗證者,因此會受到罰沒懲罰。

對于驗證者來說,最大的利益來源于正確地對信標狀態進行敲定,而不是進行不當的惡意操作。

那么“敲定的檢查點”中的“敲定”是什么意思呢?在對此進行解釋之前,我們需要解釋一下什么是“justification(證明)”。

證明就是驗證者通過對檢查點進行投票,從而決定哪個檢查點才是信標鏈的頂端區塊。如果三分之二的驗證者(也即絕大多數驗證者)對兩個連續的epoch達成共識,這樣

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這兩個連續的epoch被證明了(justified),前一個epoch就被認為是敲定了(finalized)。

注意:上述定義在很大程度上進行簡化了,目的是為了方便理解。一些其他的因素也會參與其中,但這超出了本文的范圍。

因此,一個“敲定了的”epoch實際上就是一個已經被“證明了的”epoch,但其中存在一個關鍵的區別——當某件事被“證明了”,你仍然可以把時間倒流回去重新證明;但當你“敲定了”某件事,那重寫歷史就變得非常困難。

也就是說,

某件事“敲定了”就一定意味著這件事已經被“證明了”,而某件事被“證明了”不一定意味著這件事已經“敲定了”。

應該注意的是,當驗證者對epoch進行證明或敲定時,并不是說驗證者正在對epoch本身進行投票,而應該說驗證者正在對epoch期間的“內容”進行投票/驗證,這個“內容”就是每個epoch期間的最后一個slot(即檢查點)的狀態根(stateroot)。

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因此,

驗證者是通過投票的方式來對epoch進行證明/敲定,這就是驗證者對以太坊區塊鏈的最新已知有效狀態進行投票的方式。

LMDGHOST

這就是分叉選擇規則發揮作用的地方。

GHOST實際上是一種在PoW(工作量證明)和其他區塊鏈平臺非常受歡迎的協議。GHOST協議遵循“最重的”子樹(the“heaviest”subtree),也就是最長的那條鏈。

在比特幣區塊鏈中,“最重的”分支就是那條在其區塊中投入了最多算力的鏈,這條鏈也就是最長的鏈。顯然最長的鏈就是我們所說的“權威鏈(canonicalchain)”,但這條鏈依舊有可能切換為另一條分叉鏈(雖然可能性很小),因此

最長鏈的最終性是概率性的。

LMD讓“消息(messages)”發揮了作用,即以太坊2.0鏈上的最終性是“由最新消息驅動的”。消息就是證明(attestation),所有這一切歸結起來就是,

擁有最多投票的分叉鏈將被認為是“權威鏈”。

上圖中體現了由最新消息驅動的分叉選擇規則:綠色區塊表示經由LMDGHOST分叉選擇規則證明了的區塊,笑臉符號表示最新的驗證者證明(attestations),某個區塊中的證明總量(笑臉總數)就是該區塊的權重,用區塊中的數字表示。

在上圖中,盡管位于上方的那條分叉鏈是最長的鏈,但

下方的那條由綠色區塊組成的鏈才是“權威鏈”

,因為綠色區塊包含了最多的證明,也就是擁有最多的驗證者投票。

Gasper

在以太坊2.0鏈中,Casper和LMDGHOST一起就構成了驅動以太坊2.0系統的共識協議。

讓我們看看這張來自以太坊研究者JustinDrake在EthCC會議上演講有關Eth2.0時使用的幻燈片。

幻燈片1

上圖中,兩個虛線框展現了在分叉選擇中的非法情況。上方靠左的虛線框展現的是,如果在同一時間投票給兩個不同的狀態根,那就是非法的投票,也就是說,

你不可以在同一時間投票給兩個包含不同內容(狀態根)的epoch?。

上方靠右的虛線框展現的是,

你不可以跳過某些epoch而對之后的epoch進行投票,換句話說,你在投票給當前的候選epoch之前,不可以投片給將來的epoch。

上圖的下方部分展現的是兩條被敲定了的分叉鏈。第一個和第二個以紅色圓點表示的epoch是已經被敲定了的“權威鏈”,因為這兩個epoch之后緊跟了第三個和第四個(以紅色圓點表示的)epoch。但是,第三個和第四個epoch在兩條平行的分叉鏈中都存在,那

這兩條分叉鏈哪條才是屬于“權威鏈”呢?

我們看第二張幻燈片。

幻燈片2

根據上文所述,在同一時間投票給兩個包含不同內容的epoch是非法的。在幻燈片2中的下半部分包含兩條分叉鏈的情況下,上面的分叉鏈中的兩個epoch(紅色圓點)已經被敲定了(finalized),因此似乎上面的這條分叉鏈是有效的;但位于下面的那條分叉鏈也包含了兩個已經被敲定的epoch,

但這兩個epoch被敲定的時間更晚一些!

幻燈片3

這就意味著位于下面的分叉鏈是無效的分叉,因為如果跟隨下方那兩個被敲定的epoch繼續進行投票,這將意味著一個最新被投票的epoch將跟隨一個來自于另一條分叉鏈的epoch。這是非法的,因為

敲定的檢查點是必須按時間順序排列的。如果發生了這種情況,那大量的驗證者將受到很嚴重的懲罰,因為大多數的驗證者把票投給了一條“非法鏈”上的epoch。因此,這些驗證者必須被懲罰。

就是這樣了!如果你是驗證者,請確保每個slot期間只投一次票,并且確保你投的是也是其他人正在投的。要避免被罰沒!(別擔心,這些都將內置到你使用的以太坊2.0客戶端中)

希望本文能讓你更加清楚地了解justification?和finalization。如果你還有不清楚的對方,請告知我(推特@bitfalls)!非常感謝DustinBrody、MamyRatsimbazafy、JustinDrake以及DannyRyan對撰寫本文的幫助!

作者:Bruno?kvorc

編譯:Summer

來源:Unitimes

Tags:以太坊POCCASFINA比特幣以太坊再現斷崖式暴跌原因poco幣最新官方消息價格qcashSingle Finance

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