以太坊 2.0 你真的知道什么是信标链吗?

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撰文:肖飒法律团队

可能很多读者对区块链的了解还在于比特币区块链网络,环环嵌套的公共账本确实是令人影响深刻,可是现在的区块链网络早已有了不同的样态,经过不同的共同机制、网络结构来到达信赖。

22 年 9 月 15 日是令人激动的一天,在这一天以太的信标链(Beacon Chain)和原有主链兼并,标志着以太坊的共同机制(PoW)彻底走向权益证明 (PoS)

一 时隙(slot)和周期(epoch)

信标链为以太坊的共同供给一直时钟心跳。每个时隙为 12 秒,一个周期为 32 个时隙也便是 6.4 分钟。每个时隙一个区块被添加到信标链,可是也存在不添加区块的时隙。一切节点需要有同步的时钟心跳,信标链的创世块坐落 Slot0。

二 验证者(Validators)和证明(Attestations)

PoW 机制「矿工」紧紧绑定在一起,而 Ethereum 的验证者是 PoS 机制下的「虚拟矿工」,验证者节点无需消耗算力和电力便能得到奖励。之所以说验证者是「虚拟」的,是因为验证器由质押者激活。在 PoW 中,用户购买硬件成为矿工。在以太坊中,用户质押 32ETH 以激活和操控由信标链节点履行的验证者。

在每个周期,一个验证者被随机分配给一个槽。一个证明好比验证者的投票,这个投票的权重由验证者节点的的余额决定。验证者将自己的证明在网络中播送,这些投票终究被记载信标链中(信标链的内容主要是验证器注册的地址、每个验证器的状况和证明)。同时验证者之间相互监督,报告投票抵触的状况或许检举重复参加投票的作恶验证者。 区块提议者(proposer)是 从验证者随机挑选出来的,用于区块构建。

三 委员会(Committees)

委员会是一组验证者。委员会的选取、提议者的建立、验证者的安排都是在称为 RANDAO 的伪随机过程中完成的。每个时隙有一个提议者和至少 128 个验证者组成的委员会。一个验证者每个周期只能在一个委员会中。一般,网络中有超越 8192 个验证者,然后保证每个时隙有两组委员会。

委员会中的验证者的主要职责是为他们以为的最新区块进行投票,被称为 LMD GHOST 投票。在 Slot1 中,一个区块被提出,然后由两个验证者证明;委员会 A 中的一名验证者离线。Slot1 中的证明和区块传播网络并到达许多验证器。在 Slot 2 中,又一个区块,委员会 B 中的验证者没有看到它,因而它证明信标链头是 Slot1 中的区块。留意这个验证者不同于来自 Slot 1 的离线验证者。在 Slot3 中,委员会 C 中的一切验证者都运转 LMD GHOST 投票,并独登时给出了结果共同的证明。

四 信标链检查点(CheckPoint)

检查点是周期第一个时隙中的区块。第一个时隙中若是没有区块,则检查点是前一个最近的区块。每个周期必定有一个检查点块,一个区块能够是被归属于多个周期的检查点。

留意 Slot65 到 Slot128 没有区块。Epoch2 检查点应该是 Slot128 上的区块。由于短少区块,Epoch2 检查点是仍然是 Slot64 上的区块。Epoch 3 的状况相似,Slot192 是空的,因而前一个块 Slot180 是 Epcoh3 检查点。

当进行 LMD GHOST 投票时,验证者也会投票给当前周期中的检查点,称为 target。此投票称为 Casper FFG 投票,还包含一个先前的检查点,称为 source。在图中,Epoch1 中的验证者投票给创世块的源检查点,以及区块的方针检查点 Slot 64。在 Epoch2 中,同一验证者投票给相同的检查点。只有分配给某个时隙的验证者才会对该时隙进行 LMD GHOST 投票。然而,一切验证者都为每个周期检查点投了 FFG 票。

五 终究证明(Finality)

当一个周期结束时,假如它的检查点取得了 2/3 投票权重的支撑,则该检查点被以为是合理(justified)状况

假如检查点 B 被证明是合理的,而且紧接的下一个周期中的检查点被证明是 justified 的,那么 B 将被终究确定为 Finality。一般,一个检查点会在两个时期内完成,即 12.8 分钟。

在上图中,周期边缘区块(epoch boundary block,即上文提到的检查点)被区块提议者提出,该区块记载了 Slot64 在 Epoch2 中取得了一切验证者超越 2/3 的权重投票,且该区块被委员会经过,即到达了 justified 状况,因而导致了其前一个检查点,Epoch1 的 source 检查点的状况转化,Slot32 上的区块由 justified 转化到了 finalized,因而在 Slot32 之前的一切区块也都被确认了,即彻底的完成了上链的操作。

六 区块链浏览器验证

在信标链的区块链浏览器(https://beaconcha.in/)中,咱们能够验证上述共同机制是否如上所述运转,而且进一步加深咱们的了解。

左边为诞生出的 Epoch,而且标明了是否到达 Final 状况,能够发现有两个 Epoch 中的区块尚未被终究证明。同时右侧标明了最新提案的区块,能够发现出块的时刻接近 12s,和理论共同,每个区块都注明了所属的 Epoch、Slot 以及区块的提议者。

进入到每个区块页面,能够看到证明的次数,投票的次数以及参加投票的验证者数量(显然在这个区块中存在着不符合规则的验证者,验证者能够检举这些验证者,然后取得奖励)。

写在最终

飒姐团队以为,区块链的本质是信赖的到达。随着技能的升级,到达信赖的方式益发多样,每个链都有自己独特的共同机制来避免节点的作恶,这可能才是区块链的生命力以及技能的魅力所在。

认可技能,拥抱技能!

参考资料:

[1] https://ethos.dev/beacon-chain#beacon-chain-validator-activation-and-lifecycle

[2] https://github.com/ethereum/consensus-specs

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