在Eth2 最终敲定后会发生什么?

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区块链的一个基本属性是“最终确定性 (finality)”,它的也许意思是经由一准时间后,被打包到权威链的生意是极其难题,甚至险些不能能回滚的。Eth2 在协议上有一个“明确的”机制是关于链的最终确定性的,它区别于现在使用 PoW 机制的比特币和以太坊上的“概率性”最终确定性。

在事情量证实中,共识从基本上说是一场全球竞赛,其中第一个挖出有用区块的幸运矿工会获胜——竞赛方式是找出盘算难度问题的数学方案。因此,出块时间是概率性的。越多的区块被打包到区块链上,回滚就越难,由于每个区块都代表了构建区块所需的电力和算力的累积总和。由于防止攻击者能够回滚今天的比特币和以太坊区块链是有切实的物理保证的,我们可以把跨越一准时间的生意看作“被最终敲定了 (finalized)”。

然而,权益证实机制的以太坊不是基于概率性最终敲定来运作的。相反,它把最终确定在协议上作了明确划定——“若是跨越三分之二的验证者对区块链头准确投票了,经由一段很长的时间后,我们就以为这个特定检查点以前的所有生意都被最终敲定了”。最终确定性是明确的,而遵照协议的节点将无法回滚最终敲定的检查点 (checkpoint),由于不管共识权重若何,这在基本上是不能能的。

在 Eth2 里,最终确定性的机制是什么样的?

Eth2 是一个同步协议,它用“检查点"机制举行记账。本质上是一个验证者集被分配到一个有 32 个 slot  的窗口,推行出块或对区块投票的职责。其中,每个 slot 是 12 秒,而 32 个 slot 组成一个 epoch。在一个 epoch 里,有 32 个验证者被分配到经受区块提议者 (block proposer),其他验证者都经受证实者 (attester),他们要给每个 epoch 里被提议的区块投票。

每个 slot 里只会分到一个区块提议者,但会有多个“证实者”

例如,Alice 在 slot 4 被选为区块提议者,而 Bob、James、Charlie 和 Susan 都被选为证实者,这意味着他们都要对 Alice 提议的权威区块投票。

Eth2 使用 Casper 权益证实共识,稀奇是其中的”确定性小工具 (finality gadget)"。Eth2 最终敲定的历程界说如下:

1、若是在一个 epoch 里,大于 2/3 的验证者对区块链头准确投票,我们说最新的 epoch 被证成了 (justified)。

2、若是延续两个 epoch 被证成了,那么 current_epoch - 2 (当前 epoch - 2)被以为被最终敲定了。

在正常的操作中,链的目的是一直做最终敲定。若是在被最终敲定的 epoch 后有跨越 4 个 epoch,那么所有验证者都市最先受到责罚,以激励快速恢复敲定事情。

epoch 末会发生什么?

在 eth2 的 epoch 末,状态转换函数执行主要的记账功效,以弄清晰在这个时间段共识层确切发生了什么,并为下一个 epoch 做准备。验证者在每个 epoch 都市被混洗,分配新的义务,除非泛起链重组,否则我们可以提前两个 epoch 得知我们分配到的义务。

在 epoch 过渡中,我们会统计出链头的所有票数。验证者使用“有用余额 (effective balance)"投票,以 gwei 计价。在谈论 eth2 时,我们通常会提到验证者介入率,它的界说是在一个 epoch 里用于区块链头准确投票所质押的总 gwei 与所有活跃验证者所质押的总 gwei 的比值。

确定一个新被最终敲定的检查点意味着什么?

在 Eth2,确定一个最终敲定的检查点是异常主要的,由于协议里许多明确界说的器械都以它为界线。也就是,在检查点被最终敲定前,所有通过 p2p gossipsub 收到的信息都市被忽略和抛弃。此外,以下是在 eth2 一个新被最终敲定的检查点会发生的事:

激励与重组

协议奖励对维护我们所谓的”链的活性“有一个很强的激励机制。自从 Eth2 的主网在 2020 年 12 月 1 日被激活以来,该链一直具有完善的活性,稀奇是每个 epoch 都按预期被最终敲定。而链的介入率,即正在给区块链头准确投票所质押的 ETH 占所有活跃验证者质押量的百分比,一直保持在 90% 以上的高水平。

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除非大部门的质押者都离线了,或多人使用的客户端实现泛起严重破绽,否则激励机制会一直支持最终敲定 current_epoch - 2。鉴于在 eth2 里,epoch 时长为 6.4 分钟,即 12.8 分钟前的 epoch 应该总是被最终敲定的。

关于 MEV,我们固然还没在区块链里看到泛起跨越 12.8 分钟的重组。那么,我们是否可能通过信标链自己的数据获得生意最终确定性的概率估值呢?

MEV

Eth2 里的每个区块都包罗关于共识的元数据,即每个区块都包罗如下信息:

  • 证实 (attenstation),即其他验证者对链上先前区块的投票

  • 验证者想要退出其职责的证实

  • 验证者被罚没和被强制逐出的证实

对于我们的目的来说,最主要的就是证实。由于每个 slot 都市出块,时间是恰好 12 秒。对于我们收到的每个区块,我们都可以盘算现在为止对区块链头准确投票的验证者所质押的 ETH 占所有活跃验证者所质押的 ETH 的百分比。例如,若是在一个 epoch 竣事前我们已经收到跨越前 2/3 的投票了,且上一个 epoch 已经有跨越 2/3 的验证者准确投票了,我们能相当确定链的最终确定性很快能杀青。也就是说,我们可以在最终确定性杀青的前 6.4 分钟就对这个效果很有信心了。

只管这种”信心“是很有用的,但若是在权威链的分叉上有足够多的投票权, 1 个甚至 2 个 epoch 内的重组仍然是可能的。就我们考察到的情形,Eth2 上有大量投票权的小型分叉是很罕有的,并在当前的链上从未发生过。

关于 MEV 的问题:我们要多久才气知道最终确定性,使它对 MEV-geth 起作用呢?

对最终确定性的哲学讨论

节点可以违反协议吗?

最终确定性,说到底,是由对协议规则的社会共识执行的一个抽象看法。有一个忠实假设是,节点确着实遵照协议。这意味着纵然一些行为欠妥的节点实验修改它们的客户端软件,以忽略关于最终确定性的规则,也不会影响整个网络,由于所有其他节点都市遵照协议。

而决议重组的分叉选择是从被最新最终敲定的 epoch 最先的,除非绝大多数的节点都违反协议,否则重组是不能能发生的。

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