ETH:金色观察丨解读eth2共识机制:穿着风衣的两个ghost

原文作者为以太坊核心团队Carl Beekhuizen,文章主要内容是讲述以太坊eth2链上的共识机制。

金色财经整理了内容并加入了关于eth一些近期资料。

eth2是令人期待的,在上周以太坊核心团队的eth 2 AMA中,公布了预计eth2上线的日期可能会在2020年7月30日,而具体上线日期,则要目前以太坊的更新情况,其中会包含存款用户界面的开发和测试,这项工作也是本文原作者Carl Beekhuizen在主导,Carl的预计这项工作大约需要两个月,也包含第三方审核存款界面,大约需要一个月。其他的工作也是例如客户端上线以及等待用户存入最低值等时间,因此让eth2可以在2020年7月左右上线。

但eth2团队也表示了可能会遇到临时的问题延迟上线,但对2020年的上线抱有充分的信心。

eth2是以太坊POS机制的验证链,在全面转型只POS机制后,以太坊全网的出块则由beacon chain上的验证矿工来执行。而不是由目前的矿工来完成,当然,笔者认为,以太坊还会留有POA的基金会节点。

金色晨讯 | 6月14日隔夜重要动态一览:21:00-7:00关键词:富达、Deribit、美国、比特币基金

1. 富达将担任Wilshire Phoenix新比特币基金的托管人;

2. 多个项目代码开发人员减少 EOS活跃开发者下降比例最大;

3. 数据:持有至少0.1个BTC的地址数量再创新高;

4. Deribit平台以太坊期权未平仓合约上升至1.58亿美元新高;

5. 观点:若经济受冲击引发美国GDP大幅下降,比特币有可能跟随股市走低;

6. Wilshire Phoenix创始人:新比特币基金将让投资者获得更多收益;

7. BM:以太坊巨额转账费用应归矿池所有;

8. 观点:比特币连续数周收于8700美元上方,“持续看涨”可能性很高。[2020/6/14]

目前来看,共识机制仍旧是POW,其中的共识验证出块的流程,还是通过随机数的计算而成。矿工参与需要拥有矿机或安装全节点。

在信标链上的共识出块,是POS的,也就同样需要用一定的方式确认谁是最长链。本文主要介绍的内容原文被发布在以太坊基金会博客上。就是在介绍在eth2上怎样确认最长链。在出块过程中,可以说一直在出现分叉,是因为节点的通信,是同时向周边节点发任务消息,最终确定上,要遵循一个连续性。

金色晚报 | 4月8日晚间重要动态一览:12:00-21:00关键词:BCH减半、Ripple、EOS、挖矿难度

1. BCH完成首次减半 最新爆块奖励减至6.25BCH。

2. Block.one计划于5月开始参与EOS投票。

3. Ripple向其前CTO发送逾6370万枚XRP,相关协议或在今年到期。

4. 区块链防伪溯源写入国家最高安全标准。

5. Cryptopia被盗案听证会判决:加密货币实益所有者为账户持有人。

6. BTC挖矿难度已上调5.77%至14.72T。

7. 北京市西城区:推进政务服务领域区块链技术应用。

8. 川财证券:央行数字货币产业链逐渐形成,将为发行端等带来业务机会。

9. 加密货币交易所Bisq因“严重安全漏洞”暂停交易。[2020/4/8]

我们来看原文,为了理解方便略有叙述改动,加入了少许注解。

Eth2背后的共识机制。

eth2可以通过一个新颖的方法来确定哪个块是这个链的开始,还有哪些块是与不是这个所述链的一部分。

分析 | 金色盘面:ETH挑战压力位:金色盘面分析:ETH探底回稳,2小时处在顶背离调整中,4小时做了一个箱体整理,准备挑战轨道线,而日线图则是底背离形成,整体看向上突破的概率还是比较大的,但要等2小时背离消失会比较安全。短线维持谨慎操作,市场有风险,投资需谨慎。[2018/9/16]

在使用两种机制的条件下,eth2的目标是达成共识,除了在网络正常运行时,快速安全出块之外,要做到在受到攻击时也保持安全。

困境

FLP不可能原理是分布式计算领域的主要结论,它指出了在分布式系统中,除非对系统做出一些不合理的假设,否则不可能同时具有安全性,活跃性和完全异步性。

安全的理念是不能放弃的,而活跃性的概念可以从一些新的事情上获取。如果消息传递的时长没有限制,则协议是可以异步的。

分析 | 金色盘面 市场做多热情明显提升:金色盘面综合分析:我们从温度表看到,在BTC走强后,市场做多热情明显提升,市值靠前的主流币都出现了不同幅度的上涨。[2018/8/28]

如果节点能够可靠地通信,始终诚实地遵守协议并且永不崩溃,那么达成共识很容易,但这不是世界正常的工作方式。如果这些假设不成立,则FLP不可能原理证明了必须打破以下至少一项:安全性,活跃性或完全异步性。

Ghost和对分叉的看法

Eth2使用 Greedy Heaviest Observed Subtree(GHOST)作为其分叉选择的规则。GHOST通过选择票数最高的分叉来选择链的开头(它通过考虑每个分叉块及其各自的子块的所有票来进行选择)。

每次有一个分叉时,GHOST都会选择一侧分叉链,在该侧上,更多最新消息支持该块的子树(即更多最新消息支持该块或其后的区块)。算法将执行此操作,直到找到没有子块的块为止。(也就是找到分叉最末的块然后确认谁是最长链)

金色财经独家分析 区块链+慈善已有落地应用:根据苏格兰当地媒体The Herald报道称,一个国家加密货币Scotcoin议案已经提交给了当地议会,旨在使其成为该国的官方数字货币,Soctcoin共同发起人David Low表示,他已经向苏格兰内阁秘书Keith Brown MSP提交了一项议案,希望利用该加密货币解决苏格兰贫困问题,并资助慈善事业。金色财经独家分析,苏格兰希望用加密货币帮助慈善事业,而区块链和慈善事业的结合则早有先例,由于慈善事业最令人诟病的就是善款去向不明、信息不公开,而且公益项目,每一笔善款都代表着公众对需要帮助的人的爱心和善意,一旦曝出贪污等不法行为,打击几乎是毁灭性的。而区块链技术自身的特性则能很好的补充这一信任缺失,并且在现实环境中已经有落地应用。英国伦敦的社交科技初创企业Alice首次将区块链技术应用于流浪人员救助项目St Mungo's。由救助儿童会等42个领先捐款机构组成的英国Start Network与创业公司Disberse合作测试区块链技术,降低捐款在银行费用、汇率、货币价格波动等因素中的损失,提高资金使用效率和速率,跟踪资金使用情况。[2018/4/10]

与最长链规则相比,GHOST的优势在于降低了网络延迟高时的攻击效率,并最大程度地减少了链重组的深度。这是因为虽然攻击者可以在自己的链上有效地构建块,从而使其最长,但是GHOST会选择另一个分支,因为这一支分叉得到票数更多。

尤其是eth2使用了GHOST的一种变体,该变体适合称为最新消息驱动GHOST(LMD-GHOST)的PoS。

LMD-GHOST背后的想法是,在计算链的开头时,只考虑每个验证者的最新投票,而不考虑过去的任何投票。这大大减少了运行GHOST时所需的计算量,因为执行分叉选择所需考虑的分叉数量不能大于验证器的数量。

在GHOST的规则下,验证者/矿工始终可以尝试向区块链添加一个新块(活跃性),并且他们可以在链的历史的任何一点(异步)进行添加。由于它是实时的并且完全异步,因此感谢我们的朋友FLP,我们知道它并不安全。

安全性缺乏本身以重组形式出现,链可能突然在任意深度的分叉之间切换。显然这是不可取的,而eth1是让用户做出“矿工的区块与网络其余部分进行通信需要多长时间的假设”来处理,这采用了等待$ x $确认的形式。(笔者注:还是最长链规则,让更多矿工确认,但如果攻击者拥有大规模算力,就会成为最长链。)

相比之下,Eth2不做这样的假设。

一个友好的确认工具

没有安全概念的区块链是无用的,因为无法做出决定并且用户无法就链的状态达成共识。这就需要Casper the Friendly Finality Gadget(Casper FFG)。Casper FFG是一种在决策时偏重安全而不是活跃性的机制。这意味着尽管做出的决定是最终确认的,但在不安全的网络条件下,它可能无法做出任何决定。

FFG是经典的实用拜占庭容错(PBFT)对加密货币经济系统融合的改变,是阶段性的,在该阶段中节点首先表明他们想就某件事达成共识(理由),然后同意后看到彼此达成共识(完成)。

Eth2不会尝试证明并最终确定每个“插槽”(预计将产生一个块的时间),而是每隔32个“插槽”,总共32个称为epoch。首先,验证者签署证明他们同意一个时期中的所有32个区块。然后,如果$ \ geq \ frac {2} {3} $(笔者注:可以理解为代表验证者)这样做,则该块是合理的。在以后的epoch中,验证者有机会再次投票,表明他们已经看到了较早的正确epoch,如果$ \ geq \ frac {2} {3} $执行此操作,则epoch将最终确定,并永远成为eth2链的一部分。

FFG运用了巧妙的技巧。投票实际上包括两个子投票,一个用于正当合理的时期,另一个用于即将定稿的时期。这节省了节点之间的大量额外通信,并有助于实现扩展到数百万个验证器的目标。

穿着风衣的两个ghost

ETH2的共识依赖于两个LMD-GHOST ,这增加了新的模块。Casper FFG可以决定链从哪里开始,决定出块是不是链的一部分。GHOST的良好活跃特性允许将新的块快速有效地添加到链中,而FFG紧随其后,通过确定epoch来提供安全性。

根据FFG,通过从最后一个最终的块执行GHOST,合并这两个协议。通过这样的构建,最后确定的块始终是链的一部分,也意味着GHOST不需要考虑更早的块。

在正常情况下,当生成块并且$ \ geq \ frac {2} {3} $验证者对它们进行投票时,这些块将在FFG证明并最终确定后不久由GHOST添加到链的开头。

如果网络受到攻击和/或大量验证器下线,则GHOST会继续添加新块。但是,由于GHOST处于活跃状态,并不安全,所以它可能会改变对链方向的想法,这是因为不断向链中添加新块,意味着节点也将继续接受新信息。另一方面,FFG主张安全而不是活跃性,这意味着它将停止确认区块,直到网络稳定到可以让验证者完成一致投票为止。

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