景德镇人才人事网:引介:Casper FFG 在 ETH2.0 中的实现

我的上一篇文章先容了 Casper FFG 的基本知识。本文的第一部门将对 Eth2.0 信标链中所用的 Casper FFG 实现作出简要的形貌。第二部门将讨论信标链的分叉选择规则及其它有关区块链活性的因素。

本文直接注释了 ETH 2.0 规范中的一些观点,并尽可能地附上了规范中相关参数和函数的链接。这些链接仅作参考之用,无需阅读链接内容也可理解本文。

第一部门—— Casper FFG 机制

Slot、Epoch 和 Attestation

Slot(时隙):区块链上的时间是凭据 slot 来划分的,每一个 slot 时代都可以提议一个新的区块。现在,一个slot 的时长是 SECONDS_PER_SLOT = 12,即 12 秒。系统会为每一个 slot 分配一名验证者来建立新的区块。

Epoch(时段):Casper FFG 机制并不应用在完整的区块树上,而是只思量某些 slot 处的区块的得票情形。这样一来,该机制在凭据投票情形来检测确定性时,无需验证过多 泉源区块-目的区块对,从而节省了成本。由于这些 slot 之间的距离足够长,每当 FFG 确定性检查运行时,绝大部门验证者新提交的投票都市被瞥见。每个 epoch 都由一定数目的 slot 组成的,现在的参数是 SLOTS_PER_EPOCH = 32 ,即,1 epoch = 32 slots = 6.4 分钟。FFG 机制只思量位于这些 epoch 界限的区块( “检查点(checkpoint)” 或叫 “时段界限区块”(epoch boundary block, EBB))。

-当 SLOTS_PER_EPOCH = 3 且区块 A、D 和 G 为检查点时

slot 和 epoch 的情形 

Attestation(见证新闻:attestation 就是 Casper FFG 投票,其中包罗的信息有泉源区块和目的区块、该 attestation 天生时的 slot 编号、验证者的标识符等。attestation 由验证者广播至点对点网络,最终由区块提议者挑选并打包至区块。

Casper FFG 机制的转变

我在上一篇文章中提到简直定性杀青(Finalization)界说有了一处改变:

确定性杀青:只要区块 B 知足以下条件,即可获得确定性

1、区块B 是创世块,或

2、已获得合理化的区块 B_0 知足下列条件:

3、在按 slot 编号递增的 [B_0, B_1, ... , B_n]n >= 1)链上有一系列检查点,所有这些检查点都获得了合理化,且

4、跨越 2/3 的验证者将票投给 (B_0, B_n) 。


- 黄色区块是取得合理性的,红色区块是获得最终确定的 -

更改后的界说依然保留了上一篇文章中所述的 Casper FFG 安全性证实的提要。关于安全性证实的完整内容,可参见这篇文章中的 “安全性” 一节。

Casper FFG 简直定性检测

信标链的链上 FFG 机制专门通过处置区块和 attestation 来检测确定性。在每个 epoch 界限,该机制都市处置新的 attestation 并更新已经获得合理化和确定性的区块。

链上 FFG 机制只处置特定的 泉源区块-目的区块对 的 attestation ,而非所有可能的 泉源区块-目的区块对的 attestation ,从而降低了成本。具体来说,该机制仅处置当前和上一个 epoch 中的 attestation(另外还要知足其他一些条件!)。因此,链上 FFG 机制无法检测所有确定性实例!简而言之,该链上机制是可靠的,但并不完善。

该机制还引入了网络同步假设,由于它只处置来自最新两个 epoch 的证实:即它假设,在这两个 epoch 时代发生的 attestation 会在两个 epoch 内传播到全网。

链上 FFG 机制的规范异常简朴:

1、第一步是检测区块的合理性,即,使用来自最新两个 epoch 的 attestation 来验证最新两个 epoch 界限区块的合理性。

2、下一步是检测区块简直定性,即,检测最新两个 epoch 界限区块简直定性。确定性检查只会用到 4 种 泉源区块-目的区块对(以此提升性能并简化规范)(译者注:即泉源检查点和目的检查点之间的间距不能跨越一定距离,而且能回溯的距离也有一定限制)。

- 确定性检查中的检查点情形

(黄色区块是被证实合理的,红色区块是获得最终确定的) -

第二部门 —— 分叉选择和验证者设计

只管 Casper FFG 机制概述了保障区块确定性的规则,然则它并未提及该机制是若何保障网络活性的(注:本文并非试图证实网络的活性,而是概述了有望实现活性的历程。想要领会更严谨的剖析,请参阅这篇文章)。这一部门主要先容了关于活性的两大注意事项:

1、验证者用来确定哪个区块才是区块链顶端的分叉选择规则

2、验证者所遵照的区块和 attestation 天生方案

HLMD GHOST 分叉选择规则

提议区块的验证者必须先确定(内陆观察到的)区块链的顶端。为此,他们需要使用 Hybrid Latest Message Driven (HMLD) GHOST 分叉选择规则。

该分叉选择的规范如下:

1、每个 epoch 开始时,验证者先确定当前视图下的最新合理化区块。在当前 epoch 时代,这一变量会被冻结,直到下一个 epoch 开始时才会再次更新。

2、未将步骤 1 中确定的合理化区块作为最新合理化区块的区块会被所有清扫

3、使用一样平常 LMD GHOST 规则沿着区块树向下,直到找到叶子块为止。

欲知更多关于分叉选择的信息,请参阅这篇文章的 “Hybrid LMD GHOST” 一节。

验证者设计

每位验证者都肩负两大主要责任:提议新区块以及为其内陆视图中的最佳区块作见证。验证者设计旨在防止杂乱并简化网络中的新闻通报。这一设计是每位验证者行使来自当前信标链状态的随机性盘算出来的,能够防止攻击者伪造验证者设计。

提议设计(Proposal Schedule):系统会给每个 epoch 中的每个 slot 分配一个验证者来担任区块提议者。该验证者会凭据分叉选择规则在内陆视图的区块树上找到链的顶端,然后天生一个新的子块。该验证者可以将其看到的 attestation 打包进区块来获取奖励。当确定性检查运行时,这些 attestation 会输入链上 FFG 机制举行盘算。

见证设计(Attestation Schedule):在每个 epoch 中,每位验证者都要(在特定 slot 处)天生一个 attestation 。实际上,在每个 epoch 上,整个验证者集都市被随机划分成 SLOTS_PER_EPOCH 个一致巨细的委员会,每个委员会都市被分配到当前 epoch 中的特定 slot 上天生 attestation 。在天生 attestation 时,验证者会凭据其内陆视图将最新简直定化区块当成泉源检查点,以距离链顶端最近的检查点作为目的检查点(提议 FFG 投票)。

想要领会更多关于验证者设计的信息,请查看 ETH 2.0 规范的验证者指南。

参考文献和弥补资料

  1. https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/tree/dev/specs/phase0

  2. https://arxiv.org/pdf/2003.03052.pdf

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