ETH:金色觀察丨解讀eth2共識機制：穿著風衣的兩個ghost_ghost幣前景

原文作者為以太坊核心團隊Carl Beekhuizen，文章主要內容是講述以太坊eth2鏈上的共識機制。

金色財經整理了內容并加入了關于eth一些近期資料。

eth2是令人期待的，在上周以太坊核心團隊的eth 2 AMA中，公布了預計eth2上線的日期可能會在2020年7月30日，而具體上線日期，則要目前以太坊的更新情況，其中會包含存款用戶界面的開發和測試，這項工作也是本文原作者Carl Beekhuizen在主導，Carl的預計這項工作大約需要兩個月，也包含第三方審核存款界面，大約需要一個月。其他的工作也是例如客戶端上線以及等待用戶存入最低值等時間，因此讓eth2可以在2020年7月左右上線。

但eth2團隊也表示了可能會遇到臨時的問題延遲上線，但對2020年的上線抱有充分的信心。

eth2是以太坊POS機制的驗證鏈，在全面轉型只POS機制后，以太坊全網的出塊則由beacon chain上的驗證礦工來執行。而不是由目前的礦工來完成，當然，筆者認為，以太坊還會留有POA的基金會節點。

金色午報 | 8月19日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞：哥倫比亞、中國銀行業協會、保加利亞、英國

1. 哥倫比亞技術部發布草案呼吁采用區塊鏈技術；

2. 中國銀行業協會報告：持續加大區塊鏈等前沿技術的研究；

3. 比特幣交易費上漲71.2%；

4. 保加利亞初創公司為航班延誤旅客提供比特幣補償；

5. 火幣預計在區塊高度1248328完成對DOT代幣1:100的面額拆分；

6. 美國軍方透露，朝鮮有多個加密貨幣相關網絡犯罪部門；

7. 加密貨幣登上英國頭條新聞；

8. YAM完成遷移合同審核；

9. 3小時內在Uniswap上交易Gas費反超USDT位居榜首，占比達16.55%。[2020/8/19]

目前來看，共識機制仍舊是POW，其中的共識驗證出塊的流程，還是通過隨機數的計算而成。礦工參與需要擁有礦機或安裝全節點。

在信標鏈上的共識出塊，是POS的，也就同樣需要用一定的方式確認誰是最長鏈。本文主要介紹的內容原文被發布在以太坊基金會博客上。就是在介紹在eth2上怎樣確認最長鏈。在出塊過程中，可以說一直在出現分叉，是因為節點的通信，是同時向周邊節點發任務消息，最終確定上，要遵循一個連續性。

金色財經合約行情分析 | BTC震蕩緩慢下跌，市場做多情緒受到壓制:據火幣BTC永續合約行情顯示，截至今日18:00（GMT+8），BTC價格暫報11710美元（-2.38%），20:00（GMT+8）結算資金費率為0.029290%。

BTC昨晚6點在12000美元受阻，瞬時放量下跌500美元，后又迅速反彈。目前在11900美元下方呈現高點逐漸降低的震蕩下跌走勢。根據火幣交割合約數據，BTC當季合約成交額小幅上漲，持倉量在下跌過程中有一定幅度的釋放，精英多頭占比略增，當季合約正溢價小幅下降。今日各主流幣種普遍震蕩緩慢下跌，市場做多情緒在多次上攻后被消磨，后續需要進一步進行整理。

USDT于火幣全球站OTC的報價為6.92元，溢價率為-0.42%。[2020/8/11]

我們來看原文，為了理解方便略有敘述改動，加入了少許注解。

Eth2背后的共識機制。

eth2可以通過一個新穎的方法來確定哪個塊是這個鏈的開始，還有哪些塊是與不是這個所述鏈的一部分。

金色沙龍丨呂國寧：區塊鏈和互聯網協議的分工和協作模式是互相依存，取長補短:在本期金色沙龍上，Nervos聯合創始人呂國寧發言指出：區塊鏈協議相比于互聯網協議，核心差別是區塊鏈的協議帶有 enforcement 特性，按照中文的說法，區塊鏈帶有強制執行的效力。這是互聯網協議在設計的時候不曾考慮的一個角度。從歷史角度看，互聯網底層基礎協議， TCP/IP 這個協議支撐了整個互聯網信息和通訊，從底層物理層到上層應用層，都依附于這個協議本身。區塊鏈協議則先要考慮協議本身的設計和取舍，然后才是實現，并且協議的上下文環境是去中心化，這導致協議必須帶有強制效力才能維持運行。互聯網協議解決的是信息流通問題，而區塊鏈解決的事價值流通問題，解決問題的方法是不一樣的，區塊鏈和互聯網協議的分工和協作的模式，最合適的方式是互相依存，取長補短。[2020/3/25]

在使用兩種機制的條件下，eth2的目標是達成共識，除了在網絡正常運行時，快速安全出塊之外，要做到在受到攻擊時也保持安全。

金色財經現場報道 贛州市區塊鏈金融沙盒產業園：出臺扶植政策歡迎企業入駐:金色財經現場報道，在2018全球首屆萬國區塊鏈技術博覽會上，贛州市區塊鏈金融沙盒產業園代表參與《地方政府區塊鏈政府解讀》圓桌論壇。他指出：為了探索區塊鏈技術對地方金融監管的技術創新，建設一個監測、監管平臺，我們出臺了扶植政策，其中有入駐獎勵。贛州歡迎更多企業來贛州進行考察、創業。[2018/4/21]

困境

FLP不可能原理是分布式計算領域的主要結論，它指出了在分布式系統中，除非對系統做出一些不合理的假設，否則不可能同時具有安全性，活躍性和完全異步性。

安全的理念是不能放棄的，而活躍性的概念可以從一些新的事情上獲取。如果消息傳遞的時長沒有限制，則協議是可以異步的。

金色財經獨家分析 指望比特幣挖礦帶動半導體產業缺乏現實基礎:多家證券機構發布報告稱，半導體產業景氣將由第1季淡季逐漸步出谷底，當中又以高效能運算（HPC）發展最強勁，高速運算特別是比特幣挖礦可望成為帶動半導體產業成長關鍵。金色財經獨家分析，根據Coinmarketcap數據顯示，2018年第一季度虛擬貨幣市場遭受重創，自1月初以來，市值總額下降了59％。而2018年第一季度也是比特幣市場表現最差的季度之一 。自2018年初以來，比特幣價值損失約50％。在這樣的行情表現下，礦工收益降低，甚至出現了收益不足以抵消電費成本的狀況，之前幣網就發出公告稱，幣網運行的B11、B12、B16云算力合約由于收益不足以抵消電費支出，暫時停止執行。在這樣的狀況下券商指望比特幣挖礦帶動半導體產業似乎缺乏現實基礎，需等待加密貨幣走出熊市。[2018/4/8]

如果節點能夠可靠地通信，始終誠實地遵守協議并且永不崩潰，那么達成共識很容易，但這不是世界正常的工作方式。如果這些假設不成立，則FLP不可能原理證明了必須打破以下至少一項：安全性，活躍性或完全異步性。

Ghost和對分叉的看法

Eth2使用 Greedy Heaviest Observed Subtree（GHOST）作為其分叉選擇的規則。GHOST通過選擇票數最高的分叉來選擇鏈的開頭（它通過考慮每個分叉塊及其各自的子塊的所有票來進行選擇）。

每次有一個分叉時，GHOST都會選擇一側分叉鏈，在該側上，更多最新消息支持該塊的子樹（即更多最新消息支持該塊或其后的區塊）。算法將執行此操作，直到找到沒有子塊的塊為止。（也就是找到分叉最末的塊然后確認誰是最長鏈）

與最長鏈規則相比，GHOST的優勢在于降低了網絡延遲高時的攻擊效率，并最大程度地減少了鏈重組的深度。這是因為雖然攻擊者可以在自己的鏈上有效地構建塊，從而使其最長，但是GHOST會選擇另一個分支，因為這一支分叉得到票數更多。

尤其是eth2使用了GHOST的一種變體，該變體適合稱為最新消息驅動GHOST（LMD-GHOST）的PoS。

LMD-GHOST背后的想法是，在計算鏈的開頭時，只考慮每個驗證者的最新投票，而不考慮過去的任何投票。這大大減少了運行GHOST時所需的計算量，因為執行分叉選擇所需考慮的分叉數量不能大于驗證器的數量。

在GHOST的規則下，驗證者/礦工始終可以嘗試向區塊鏈添加一個新塊（活躍性），并且他們可以在鏈的歷史的任何一點（異步）進行添加。由于它是實時的并且完全異步，因此感謝我們的朋友FLP，我們知道它并不安全。

安全性缺乏本身以重組形式出現，鏈可能突然在任意深度的分叉之間切換。顯然這是不可取的，而eth1是讓用戶做出“礦工的區塊與網絡其余部分進行通信需要多長時間的假設”來處理，這采用了等待$ x $確認的形式。（筆者注：還是最長鏈規則，讓更多礦工確認，但如果攻擊者擁有大規模算力，就會成為最長鏈。）

相比之下，Eth2不做這樣的假設。

一個友好的確認工具

沒有安全概念的區塊鏈是無用的，因為無法做出決定并且用戶無法就鏈的狀態達成共識。這就需要Casper the Friendly Finality Gadget（Casper FFG）。Casper FFG是一種在決策時偏重安全而不是活躍性的機制。這意味著盡管做出的決定是最終確認的，但在不安全的網絡條件下，它可能無法做出任何決定。

FFG是經典的實用拜占庭容錯（PBFT）對加密貨幣經濟系統融合的改變，是階段性的，在該階段中節點首先表明他們想就某件事達成共識（理由），然后同意后看到彼此達成共識（完成）。

Eth2不會嘗試證明并最終確定每個“插槽”（預計將產生一個塊的時間），而是每隔32個“插槽”，總共32個稱為epoch。首先，驗證者簽署證明他們同意一個時期中的所有32個區塊。然后，如果$ \ geq \ frac {2} {3} $(筆者注：可以理解為代表驗證者)這樣做，則該塊是合理的。在以后的epoch中，驗證者有機會再次投票，表明他們已經看到了較早的正確epoch，如果$ \ geq \ frac {2} {3} $執行此操作，則epoch將最終確定，并永遠成為eth2鏈的一部分。

FFG運用了巧妙的技巧。投票實際上包括兩個子投票，一個用于正當合理的時期，另一個用于即將定稿的時期。這節省了節點之間的大量額外通信，并有助于實現擴展到數百萬個驗證器的目標。

穿著風衣的兩個ghost

ETH2的共識依賴于兩個LMD-GHOST ，這增加了新的模塊。Casper FFG可以決定鏈從哪里開始，決定出塊是不是鏈的一部分。GHOST的良好活躍特性允許將新的塊快速有效地添加到鏈中，而FFG緊隨其后，通過確定epoch來提供安全性。

根據FFG，通過從最后一個最終的塊執行GHOST，合并這兩個協議。通過這樣的構建，最后確定的塊始終是鏈的一部分，也意味著GHOST不需要考慮更早的塊。

在正常情況下，當生成塊并且$ \ geq \ frac {2} {3} $驗證者對它們進行投票時，這些塊將在FFG證明并最終確定后不久由GHOST添加到鏈的開頭。

如果網絡受到攻擊和/或大量驗證器下線，則GHOST會繼續添加新塊。但是，由于GHOST處于活躍狀態，并不安全，所以它可能會改變對鏈方向的想法，這是因為不斷向鏈中添加新塊，意味著節點也將繼續接受新信息。另一方面，FFG主張安全而不是活躍性，這意味著它將停止確認區塊，直到網絡穩定到可以讓驗證者完成一致投票為止。

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