以太坊2.0：如何實現最終性？_以太坊

編者按：本文來自Unitimes，作者：Bruno?kvorc，編譯：Summer，Odaily星球日報經授權轉載。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)”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)。基于上面這些信息，我們繼續探討Justification(證明)和Finalization(最終性)。CasperFFG

以太坊鏈上NFT銷售總額突破200億美元 創歷史新高:金色財經報道，1月22日，據最新數據顯示，以太坊鏈上NFT銷售總額突破200億美元，創下歷史新高，本文撰寫時為20,081,579,568美元，鏈上交易數量為5,980,652筆。

據歷史數據顯示，以太坊鏈上NFT銷售總額在2021年10月22日突破80億美元，11月14日突破90億美元，11月28日突破100億美元，12月17日突破110億美元，12月30日突破120億美元，2022年1月7日突破130億美元，1月13日突破140億美元，1月15日突破150億美元，1月17日突破160億美元，1月19日單日連續突破170億美元和180億美元，1月20日突破190億美元，這意味著在不到三個月時間里，以太坊鏈上NFT總銷售額增長超過120億美元，漲幅高達150%。[2022/1/22 9:05:51]

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)。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)。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

數據：6.81萬枚ETH在近一周被質押至以太坊2.0合約:據歐科云鏈鏈上大師數據顯示，當前以太坊2.0存款合約地址已收到641.84萬ETH，占以太坊供應量的5.5%，近一周新增質押68192 ETH，新增質押量環比減少22.64%。當前已有39793個地址進行ETH2.0的質押，近一周新增694個。[2021/7/26 1:15:29]

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”。

當前以太坊上Defi協議總鎖倉量約合119億美元:據歐科云鏈OKLink數據顯示，截至今日16時，以太坊上Defi協議總鎖倉量約合119.7億美元。其中排名前五的分別是Uniswap 20.1億美元（-11.2%），Maker 18億美元（-1.77%），Curve 15.3億美元（-2.05%），Aave 12億美元（-4.44%）以及Yearn 8.95億美元（+4.07%）。[2020/9/22]

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。

火幣研究院馬天元：以太坊2.0升級后，現有礦工還可以挖很久但需更謹慎:7月8日15時，火幣尖峰對話—“Waiting for ETH2.0”系列AMA活動第二期在線開啟，本期主題是以太坊2.0，你該知道的真相，由火幣礦池PoS負責人丁元深度對話TokenInsight 首席分析師Johnson、ECN以太坊中文社區負責人Esther、哈爾濱工業大學區塊鏈研究中心常務副主任許志鋒及火幣研究院首席技術研究員馬天元。

火幣研究院首席技術研究員馬天元在回答有關以太坊現有礦工生態問題時表示，ETH1.0會繼續存在至少3-5年，這個是以太坊官方博客The 1.x Files: a fast-sync的文章里提到的，所以現在的礦工還可以繼續挖很久，但是，采購新礦機的時候得再掂量掂量，好好想想。

以太坊社區對相關問題也非常謹慎，很擔心社區有阻力，據估計難度炸彈還有可能推遲若干次。[2020/7/8]

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。

動態 | 以太坊未確認交易3554筆:Etherscan.io數據顯示，當前以太坊未確認交易3554筆，與此前相比未確認筆數有所上升，整體而言，以太坊網絡仍較為流暢。[2019/4/22]

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！

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Luna