信标链、PoS、分片……触摸以太坊 2.0 得先了解这些术语

信标链、PoS、分片……触摸以太坊 2.0 得先了解这些术语

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这些常见术语能够协助你更全面了解以太坊 2.0。

原文标题:《以太坊 2.0 术语库》
收拾:ETH 中文网

Attestation 证明

证明是指验证者所主张的投票,由验证者的签名聚合而成,用以证明区块的有用性,投票经过验证者的余额进行加权。

Attester 证明者

信标链上的验证者能够充任区块提议者和证明者,证明者对区块主张投票。

Beacon Chain 信标链

以太坊 2.0 阶段 0 中完成,将引进权益证明 (PoS) 一致机制。也被以为是 Eth2 的「和谐层」。

功用:

为验证者分配责任对查看点进行终究确认在协议层上履行随机数生成稳固信标链对链头进行投票,作为分叉挑选的根底针对分片链的过渡 / 数据进行衔接和投票

Block proposer 区块提议者

由信标链经过 RANDAO 机制随机挑选出来的验证者,对下一个区块进行提议。每个 slot 中仅有一个区块提议者。

Casper FFG

Casper FFG 是依据 PoS 一致机制的区块终究确认体系,其规矩了区块终究确认的规矩,并对已确认的区块进行检测。Casper FFG 交融了 PoS 算法技能及拜占庭容错一致原理,其与链增长进程脱钩,能够作为一个独立的叠加层,为任何有用区块链协议供给终究确认区块的服务。与 PoW 一致机制比较,FFG 能够为区块链带来更高的安全性,避免区块被篡改。

Casper FFG vote 指验证者为最近一个 epoch 的查看点即 「方针查看点」 和前一个查看点即 「来历查看点」 主张投票,证明投票由验证者广播到 p2p 网络,终究再由区块生产者打包进区块。

Committees 委员会

信标链和分片里每个 slot 中的委员会至少由 128 位验证者组成,依据伪随机进程 RANDAO,验证者们被随机分配到委员会中,对区块主张投票,确认其有用性。

Checkpoint 查看点

查看点指坐落每个 epoch 第一个 slot 里的区块,假如该 slot 内没有发生区块,则最近的前一个区块为查看点。每个 epoch 都会有一个查看点区块;一个区块或许一起是多个 epoch 的查看点。

Chain head 链头

链头是指信标链或分片链结尾的一个区块,每个 slot 中的区块都要主张一次 LMD GHOST 投票,对信标链头进行验证。

Current Balance & Effective Balance 现存余额 & 有用余额

现存余额指验证者当时持有的 ETH 总数,而有用余额指依据现存余额核算出来的 ETH 数量。有用余额规矩了验证者取得的 ETH 赏金或许罚没数量的规模。有用余额最多为 32 个 ETH。

验证者若想要扩展有用余额数量,需求持有的现存余额为「有用余额+1.25 个 ETH」。换句话说,假如验证者本来持有有用余额 20 个 ETH,想要添加到 21 个 ETH,验证者的现存余额有必要添加到 21.25 个 ETH。如下文第三个比如所示,假使现存余额削减了 0.25 个 ETH,低于阈值,有用余额也会随之调整。

以下举例阐明了怎么核算有用余额:

假如现存余额为 32 个 ETH — 有用余额为 32 个 ETH;假如现存余额由 22 个 ETH 削减到 21.76 个 ETH — 有用余额将为 22 个 ETH;假如现存余额由 22 个 ETH 削减到 21.749 个 ETH — 有用余额将为 21 个 ETH;假如现存余额添加到 19.25 个 ETH,且原有有用余额为 18 个 ETH,那么有用余额将添加到 19 个 ETH;假如现存余额添加到 22.25 个 ETH,且原有有用余额为 21 个 ETH,那么有用余额将添加到 22 个 ETH。

Deposit Contract 存款合约

布置在以太坊 PoW 链上的智能合约。要成为 Eth2 的 PoS 验证者,需求首先向存款合约发送一笔买卖,包含必定量的 ETH 作为质押金。存款合约记录了质押历史纪录,而且将一切质押金锁定在 PoW 链上,之后能够搬运至 Eth2 信标链上。请注意,在 Eth2 前期阶段,存款合约只支撑单向搬运,不能将质押金从 Eth2 转回 PoW 链。

Double proposal 两层提议

一名区块提议者在他所分配到的 slot 里提议一个以上的区块。

Double vote 两层投票

一名验证者针对同一个方针查看点 (target),不同的源查看点 (source) 主张的两次 FFG 投票。两层投票能够被看做是 PoS 版别的双花进犯 (double-spend attack)。

信标链、PoS、分片……触摸以太坊 2.0 得先了解这些术语两层投票及盘绕投票示例,图源 Justin Drake

Epochs 时段

每个 epoch 由 32 个 slots (时隙) 组成,每个 slot 为 12 秒,一个 epoch 即 6.4 分钟。

EBB 时段鸿沟区块

时段鸿沟区块 (EBB, epoch boundary block) 是一些文献中用到的术语,能够了解为「查看点」(checkpoint) 的近义词。

Fork choice rule 分叉挑选规矩

Eth2 中的分叉挑选规矩是 LMD GHOST (Latest Message Driven GHOST, 由最新音讯驱动的 GHOST)。在该协议中,取得投票数最高的分叉将被选为链头。与最长链规矩比较, GHOST 的长处在于能够在网络推迟较高时下降进犯功率,一起最小化链重组的深度。即便进犯者能够高效地在其分叉链上持续发生区块,测验使该链成为最长链,协议也会挑选另一条票数更高的分叉链。

Finalization 终究确认

终究确认性指两个相冲突的区块 (查看点) 无法一起被终究确认,也能够称之为经济确认性 (economic finality)。在 Eth2 中,一旦两个相冲突的查看点被终究确认,那么体系中至少三分之一的活泼验证者将遭到罚没。假如接连两个 epoch 被证明 (或越过一个 epoch 的接连两个 epoch),则第一个 epoch 被以为取得终究确认。

Justification 证明

证明指验证者对查看点进行投票并确认信标链头的行为。假如 2/3 的验证者 (即绝对多数) 对两个 epoches 达到一致,例如源查看点 (source) 和方针查看点 (target),那么这两个查看点都被证明了。假如接连两个 epoch 被证明 (或越过一个 epoch 的接连两个 epoch),则第一个 epoch 被以为取得终究确认。

LMD GHOST

LMD GHOST 是 Eth2 中的分叉挑选规矩。GHOST (Greediest Heaviest Observed SubTree) 实践上是一种较早的协议,在 PoW 和其他区块链中运用颇广。协议仅遵从「最重」子树,即最长链。在比特币语境中,最重分支是哈希算力最高的链,而且被视作是最长链 (标准链)。LMD (Last Message Driven) 经过「最新音讯驱动」来发挥「音讯」 (message) 的效果。音讯是一则证明 (attestation),其不同之处在于取得最多票数的分叉将被视为标准链。

Proof of Stake (PoS) 权益证明

权益证明 (PoS) 是一种用于公共区块链的一致算法,该算法取决于验证者在网络中的经济权益。在依据作业量证明 (PoW) 的公共区块链中,经过奖赏处理暗码难题的参加者,以验证买卖并创立新区块 (即挖矿)。而在依据 PoS 链中,一组验证者轮番对下一个区块进行提议和投票,每个验证者的投票权重取决于其押金 (即权益) 的多少。PoS 的明显优势包含进步安全性、下降中心化危险和节约能耗。

在以太坊 2.0 上,激活一名验证者需求在网络中质押 32 ETH。

Phase 0 阶段 0

阶段 0 作为以太坊 2.0 的首个阶段,也即发动信标链(信标链已于北京时间 2020 年 12 月 1 日创世)。阶段 0 经过办理和谐验证者来完成 PoW 到 PoS 一致机制的改变。此阶段不会供给分片链或履行等功用,也就是说,参加者在此阶段无法在 Eth2 网络中进行买卖或是调用智能合约。

*Phase 1 阶段 1

阶段 1 是以太坊 2.0 继阶段 0 之后的第2次网络晋级,首要方针是发动分片链,并将数据写入分片链。分片是提高以太坊可扩展性的要害,由于其答应并行处理买卖而大大提高了吞吐量,现在最新方案是在阶段 1 中布置 64 个数据分片(将来或许会更多)。

Phase 1.5 阶段 1.5?

阶段 1.5 指以太坊 1.0 和 2.0 区块链的兼并时期。在阶段 1.5,以太坊 1.0 链将兼并到具有履行功用的 Eth2 信标链上。彼时,1.0 链的悉数功用 (包含 ETH 的运用) 将在 2.0 链上完成,而不会损坏数据一致性。

Phase 2 阶段 2

阶段 2 是以太坊 2.0 的第三个阶段。在之前的道路图中,阶段 2 的方案是整合整个 2.0 体系的功用性,并引进依据 eWASM 的虚拟机,为分片供给履行环境,以便依据 Eth2 构建可扩展的运用,而且将 1.0 链彻底引进 2.0,终究弃用作业量证明机制。在最新的「可履行信标链+数据分片+Layer2」道路图中,阶段 2 暂时被放置,但仍然保存内置虚拟机的或许性。

Sharding 分片

分片概念本来指数据库的横向切割,将大型数据库切割为更小、更快、更易于办理的部分。为了保证去中心化,区块链需求采纳相似的横向扩容方法。每条分片链都具有一个节点子集在该链上进行作业。虚拟矿工和验证者被分配到不同的分片中,而且只处理和验证自己地点分片链上的买卖。Eth2 的短期方案是启用 64 个分片,估计在阶段 1 完成分片与信标链的交联。

Shuffling 「混洗」机制

验证者「混洗」的首要意图在于保证分片的安全性。由于验证者涣散在不同的分片中,有的节点或许会歹意操控某个分片。对验证者进行混洗 (shuffling),使得每个分片区块都有一个委员会,其间的验证者都经由随机挑选。经数学核算,假如进犯者操控的验证者少于总数的三分之一,就难以对某个分片主张进犯。

Slots 时隙

12 秒的时间段,其间随机挑选的验证者将提议一个区块。在每个 slot 中,在信标链和分片中都或许新增一个区块,可是 slot 中也能够没有发生区块。每个 epoch 中,验证者被随机分配到一个 slot 和分片中组成委员会,除了一名区块提议者,其他委员会成员担任对该区块进行证明 (attest)。每个委员会最少有 128 名验证者。

Surround vote 盘绕投票

一名验证者主张的 FFG 投票盘绕之前的 FFG 投票,或是被之前的 FFG 投票所盘绕。

举个比如,假定一名验证者在 epoch 5 内,为 slot 32 处的源查看点和 slot 128 处的方针查看点主张了一次 FFG 投票:

在 epoch 6 内,为 slot 64 处的源查看点和 slot 96 处的方针查看点主张的 FFG 投票,被其在 epoch 5 中的投票盘绕。在 epoch 6 内,为 slot 0 处的源查看点和 slot 160 处的方针查看点主张的 FFG 投票,则盘绕了其在 epoch 5 中的 FFG 投票。

Slashing 罚没

对验证者进行罚没,是指假如验证者被证明存在损坏行为,其 (部分) 质押金将被毁掉。在 Eth2 阶段 0 时期,验证者首要会由于三种歹意行为被罚没:两层投票 (double voting)、盘绕投票 (surround voting)、两层提议 (double proposal)。被罚没的验证者将被中止持续参加协议,而且会被强制退出。

被毁掉的质押金会与一起段被罚没的验证者数量成必定份额,以避免验证者因无心之举而遭到超量赏罚。由于进犯需求很多验证者参加,被罚没的验证者越多,阐明被进犯的或许性越大,赏罚力度也就越强。最低罚没金额为 1 ETH,最高罚没金额为验证者悉数余额。

Validator 验证者

验证者能够看作是权益证明 (PoS) 一致机制中的「虚拟矿工」。用户经过质押 ETH 来激活和办理验证者,每质押 32 个 ETH,就会激活一名验证者。

验证者经过验证者客户端进行作业,而客户端凭借信标(链)节点来运转。每个信标节点都有盯梢和读取信标链的功用。而每个验证客户端都能够履行信标节点的功用,或许调用信标节点。一个客户端答应一个或以上验证者履行验证功用。

验证者生命周期:

1. 质押:已将 32 ETH 存入 ETH1 存款合约,此状况将保存约 7 个小时。这能够在 ETH1 链遭受进犯时保证安全性。

2. 等待在 Eth2 激活

在网络中有 327680 个有用验证者之前,每个 epoch 能够激活 4 个验证者 (每天 900 个)。在此之后,每个 epoch 能够激活 5 个验证者。而且每添加 6.4 万个活泼验证者,每个 epoch 能够激活的验证者数量+1激活数量与活泼验证者的数量成份额,上限是有用验证者集除以 64,000

活泼验证者(参加证明 & 提议区块):

呈现以下状况任一,验证者中止作业

余额低于 16 个 ETH (被驱赶)自愿退出遭到罚没

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