以太坊 2.0 信標鏈如何提升性能？簡析委員會機制與證明信息_以太坊

原文標題：《ETH2.0信標鏈上線在即，這些重點你必須知道》

撰文：OKEx

據Cryptopotato消息，ETH2.0開發人員BenEdgington表示，信標鏈BeaconChain的1.0.0版本候選版本0已發布，其中包含了許多改進和配置調整。還對Boneh-Lynn-Shacham簽名方案進行了升級，增強了對拒絕服務攻擊的抵抗能力。BeaconChain的「創世」或將在6-8周后推出，這仍然是一個估計，并沒有正式的發布日期。

消息一出，便引起熱議，從技術者到投資者，對信標鏈始終保持火熱關注。據OKEx數據顯示，近3日以來，ETH持續上漲。截至發稿時，ETH報價413.01美元，較10月8日最低價335美元，上漲了23.28%。可以說，ETH此次上漲，與信標鏈即將上線具有一定相關。

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數據：以太坊信標鏈質押量突破1800萬枚ETH:2月28日消息，據以太坊官方網站數據顯示，當前以太坊信標鏈質押量已突破1800萬枚ETH，截至目前達到18,010,643枚，驗證者總量為529,670個。按照當前ETH價格計算，以太坊信標鏈質押總價值接近300億美元。[2023/2/28 12:33:16]

為什么信標鏈這么重要？

一直以來，以太坊的權益證明都是被人們詬病的缺點，而以太坊的開發團隊也再努力解決問題。

以太坊的創始人V神則表示，信標鏈的出現，將根本性地改進以太坊的性能和可擴展性。

信標鏈是由分片、質押驗證者(stakingvalidators)、證明(attestations)、委員會(committees)、檢驗點(checkpoints)和最終確定性(finality)共同組成的。可以說，它是以太坊2.0系統的核心。

元宇宙基礎設施公司Futureverse宣布合并8家Web3公司:12月16日消息，元宇宙基礎設施公司Futureverse宣布將8家Web3公司合并成一個協作生態系統，其共同目標是改善Web3和“開放元宇宙”體驗。

8家Web3公司分別是AI驅動的元宇宙游戲角色和內容協議Altered State Machine、創意工作室Non-Fungible Labs、元宇宙去中心化通信協議Sylo、數字資產支付軟件開發包Centrapay、多鏈支付協議Immersve、去中心化數字身份協議Centrapass、洛杉磯動畫工作室Shadows Interactive和游戲工作室Altered Phoenix。（PRNewswire）[2022/12/16 21:49:16]

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以太坊2.0有三個階段，Phase0-信標鏈、Phase1-分片、Phase2-執行,如果用人的身體來類比，那就是Phase0-心臟、Phase1-四肢、Phase2-大腦，如果用一個公司來形容，那就是Phase0-CEO、Phase1-Employee、Phase2-Manager。每一個階段都是以太坊2.0系統的核心，擁有其獨特特性，且缺一不可，Phase0是核心，Phase1是穩定，Phase2是執行與代理，要想讓以太坊2.0系統真正實現，首先要實現信標鏈，這也是2020年以太坊團隊最重大的目標。

廣東將迎首批“持證”區塊鏈人才:金色財經消息，近日，騰訊在深圳舉辦了區塊鏈應用操作員(四級)理論知識及技能考核，這也是廣東在區塊鏈人才認定“一試雙證”試點項目的首考。通過考核學員，將獲得騰訊教育認證證書及區塊鏈應用操作員(四級)職業技能等級證書，并依據廣東人才政策獲得相應等級的補貼。

深圳市信息服務業區塊鏈協會常務副會長張書霖認為區塊鏈最主要的人才是開發人員和運營人員，也就是區塊鏈工程技術人員和區塊鏈應用操作員，目前兩類人才都極度短缺。（羊城晚報）[2022/7/19 2:22:15]

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通過信標鏈，可以實現PoS(ProofofStake權益證明)，讓驗證者替代礦工的角色，參與質押系統，成為鏈的構建者，與此同時，它將是存儲分片狀態的索引。

如何成為鏈的構架者?

PoW(ProofofWork工作證明)是比特幣所用的挖礦獎勵算法，工作量證明需要讓所有節點解決密碼難題。即礦工通過更快的時間內解決密碼學難題，就可以獲得更多的獎勵。然而這樣的算法并沒有更好的體現礦工的能力，是需要礦工花錢購買更大型、更好的設備，以此更快解決密碼難題，但這讓礦工負重不堪。

數據：全球粉絲代幣銷售額超過800億美元:6月18日消息，據CryptoSlam數據顯示，截至6月15日，全球粉絲代幣的總銷售額約為809.9億美元，比NFT多400多億美元。

2020年，粉絲代幣需求的增加導致了月銷量的增長。在2020年12月之前，全球每月粉絲代幣的銷售額低于1億美元。到2020年12月，粉絲代幣的銷售額約為10.3億美元。

2021年5月，粉絲代幣的銷售額隨著加密貨幣的價格上漲。當月，全球粉絲代幣銷售額達到94.3億美元的歷史新高，對應的市值為2.1038億美元。

此后，粉絲代幣的銷售額在2022年3月逼近去年5月份的峰值，達到94.2億美元。（BeInCrypto）[2022/6/18 4:36:06]

為了解決這一問題，行業尋找更好的方式，即前文所說的PoS(ProofofStake權益證明)，權益證明通過選舉的形式，其中任意節點被隨機選擇來驗證下一個區塊。權益證明中沒有礦工，而是通過驗證者來制造新區塊。驗證者并不是完全隨機選擇的。想要成為驗證者，需要在節點網絡中存入一定數量的貨幣作為權益，可以將這理解為保證金。權益的份額大小決定了被選為驗證者的幾率，這是線性相關的。假設Lily在其中存入100美元,Jackson存入1000美元，那么進行選舉時，Jackson比Lily有高于10倍的幾率成為驗證者。

帕勞共和國將通過 RNS.ID 平臺在 BNB Chain 上發布數字居民身份證 NFT:6月10日消息，帕勞共和國總統 Surangel S.Whipps, Jr. 在與幣安創始人趙長鵬會面后宣布，將通過 RNS.ID 平臺在 BNB Chain 上發布數字居民身份證 NFT。該 NFT 使用戶能夠線上執行數字本地 KYC，并實現對需要政府頒發 ID 的各種服務的訪問。

RNS.ID NFT 采用零知識證明技術開發，計劃用例包括地址驗證、KYC 驗證、訪問數字銀行、合法驗證的鏈簽名、數字公司注冊服務以及其他潛在產品，如資產所有權和保險。[2022/6/10 4:17:20]

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而信標鏈就是實現權益證明的基礎技術之一。用戶通過在以太坊上部署一個注冊器合約，以達到現有的鏈與信標鏈在未來實現共生，并在注冊器合約中質押32ETH，可以獲得一張收據，這是你可以參與擔任驗證者的資格。需要注意的是，這是一個單項過程，一旦參與，用戶將無法從現有的系統撤離到PoW中。

當驗證者在信標鏈上完成注冊之后，會被隨機分配去為一到兩個分片做驗證。驗證者會將他們所在分片上的數據和信標鏈上的數據相結合，用來形成新的區塊；當尚未分派到該驗證者提議區塊的時候，該驗證者可以同意/拒絕其他驗證者提議的區塊。

需要特別強調的是，信標鏈與我們通常所用的數據不相通，它并未儲存現行以太坊上所存在的任何信息，包括賬戶余額、代幣合約、dApp狀態等。在信標鏈中只儲存驗證者列表和Attestation

Attestation

Attestation就時通過驗證者簽名的哈希值，它們實時記錄所屬分片的狀態。哈希值與其所記錄的內容相關。當你記錄每個內容時，系統會根據你所輸入的內容或數據生成一段由數字和字母組成的字符串，這就是哈希值。一旦原始數據發生改變，輸出字符就會發生改變，形成新的哈希值。因此，我們不再需要深入查詢每一個分片的更變記錄，只需要觀察哈希值，就可以了解到在才做過程總數據或內容時候進行了變更。而當驗證者發現了變更，就會將變更報告給信標鏈，以此根據變化實現分片間異步通信。

信標鏈委員會機制

在了解了信標鏈的基礎運作原理后，信標鏈委員會的運行方式也尤其重要。

每一個委員會就是由一組不少于128位驗證者組成。其目的就是為了加強安全保障，盡可能避免惡意攻擊者能夠控制2/3委員會成員。在信標鏈中，采用偽隨機過程執行共識。在每一個epoch中，RANDAO為每個slot挑選區塊提議者，并將驗證者打亂，分配到委員會中。而委員會成員不是固定不變的，會逐塊變更。

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在每一個信標鏈委員會中，驗證者需要投票選出區塊鏈頭。下圖綜合描述了三個slot中發生的情況。在slot1中，有驗證者提議出一個區塊，該區塊得到兩個驗證者的證明；而委員會A里的一個驗證者離線了。Slot1中的證明和區塊被廣播到網絡上，許多驗證者也收到了該信息。在slot2中，又一個區塊被提議出來，而委員會B的一個驗證者錯過了該信息，于是該驗證者認為信標鏈頭是slot1中的區塊。請注意，這個驗證者跟slot1的離線驗證者有所不同。投票證明信標鏈頭的這個過程被稱為「LMDGHOST投票」。在slot3中，委員會C上所有的驗證者都遵循LMDGHOST分叉選擇規則，并獨立地投票選出同一個信標頭。

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結語

信標鏈從成為鏈的構建者、信標鏈委員會的分配機制與驗證方式優化了PoS機制，從Attestation存儲實現信息同步，減少信息差，將根本性地改進以太坊的性能和可擴展性。

隨著信標鏈即將上線，不少業內人士也表達了對它的期待，相信信標鏈的到來可以實現以太坊性能上的更新。正如微博大V所說，信標鏈雖然姍姍來遲，但是它是實現以太坊由PoW向PoS轉變最為重要的步驟之一，值得等待。

圖片來源：微博

筆者認為，從信標鏈運作原理、運作機制來看，信標鏈的誕生，可以有效推進現以太坊由PoW向PoS轉變，促進以太坊的挖礦的公平機制，降低Gas費，減少挖礦成本。與此同時「礦工」向「驗證者」身份的轉變，也對礦工充滿了吸引力，兩條因素的結合或許將吸引更多礦工支持以太坊2.0的推進。而這一動向，有望推動以太坊代幣的上漲，在寒冬中帶來一波春色。但是，市場具有波動性，任何因素都將引起幣價起伏，投資人僅可將技術更新作為參考因素一部分，投資需謹慎。

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