金色觀察｜為Casper FFG延長驗證epoch區間_CAS

以太坊明年就要完成難度炸彈了，這意味著會徹底實施權益證明，不過目前在共識算法細節上仍然在進行討論研究。

在11月19日，Vitalik在研究者論壇里提到了一個建議，是關于Casper?FFG的，其主要內容我們節選如下：

在Casper FFG保證安全性和活性不變的情況下，允許增加連續epoch之間驗證區間來適應延遲。例如，如果epoch 100、101未能證明是正確的，則鏈可以嘗試證明 epoch 102、104、108 的合理性，增加了驗證區間，這樣兩個連續嘗試的 epoch 仍然可以成功驗證，以便在多個epoch 延遲的情況下也可以為我們提供最終結果。

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這個調整是需要對Casper?FFG的共識算法中的驗證部分進行修改的。目前還未見討論成果。為了弄明白為什么提及這個部分的設計，我們嘗試用下文理解Vitalik這次的建議。

Casper FFG和Casper FFG CBC是以太坊對權益證明的共識算法研究的兩個思路，其對拜占庭容錯等算法進行了修訂和再研，因此是核心算法問題，應該說這是以太坊最明確的未來以及最核心的技術討論，其主要的思路是在解決共識算法中的確認問題。

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Vlad最早開始設計機制時，特別是希望Casper可以更強健地抵制寡頭形成，并且拋棄掉一些其他算法的問題，比如傳統拜占庭容錯理論（尤其擁有硬上限，比如實用拜占庭容錯算法PBFT和Tendermint中的2/3），在徹底改造BFT理論后，則出現了Correct by Construction的方法，即CBC。

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而因為CBC對于算法中的驗證的設定更復雜，在CBC里定義了一系列規則（罰沒條件）來確定什么時候區塊會敲定確認，并證實關鍵的“安全性”和“合理活性（Plausible Liveness）。

不過以太坊最終把罰沒條件從4條簡化為2條，就得到了 Casper FFG（Friendly Finality Gadget），它被設計為可以覆蓋在任何PoW或PoS或其它類型的區塊上，用于增加確定性保證。

2017年12月31日Casper FFG在以太坊的Python測試網上測試，不過后來進展緩慢。

2018年6月，以太坊做了一個決定：徹底放棄“用合約實現混合Casper FFG”，追求完全 Casper獨立鏈，改變這個設計讓整合分片變得更加容易，也就是會直接在2.0上應用。

不過Casper FFG（以及CBC）都要求，在每一個“輪次epoch”有完整的驗證者集來投票敲定區塊，意味著每秒鐘都會有數以千計的簽名要通過網絡發送。即使有BLS 簽名聚合方案，在幾秒內完成“100 個確認”安全性也是很難的。

其需要擁有一個強大的鏈上隨機數源來公正地選出提議者，不過鏈上隨機性也是難以實現的，所以最終使用了可驗證延遲函數（Verifiable Delay Function，VDF）進行了驗證計算，消除了提前操縱的可能。

此時，Vitalik還將Casper FFG的實現確定性的時間從 2.5 個輪次減少到理論上最優的 2 個輪次。

盡管有可驗證延遲函數的進展，但網絡延遲的假設還是必要的，這是有效發現攻擊的需求，也就因此會出現延長epoch驗證區間的思路。

期待在權益證明正式上線時的Casper FFG和CBC。

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