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以太坊 2.0 的第 0 阶段是什么?

2019-11-28

随着距离信标链(beacon chain)的推出时间越来越近,eth2 也即将步入倒计时,是时候让社区与 eth2 的内部工作、成为验证者节点的具体要求、激励和经验的最新进展进行快速同步了。

编者按:本文来自区块律动BlockBeats,作者:ethereum blog- Carl Beekhuizen,翻译:区块律动 BlockBeats-HQ,Odaily星球日报经授权转载。

感谢 Danny 和 Joe 的审阅和评论。

随着距离信标链(beacon chain)的推出时间越来越近,eth2 也即将步入倒计时,是时候让社区与 eth2 的内部工作、成为验证者节点的具体要求、激励和经验的最新进展进行快速同步了。

本文将对 eth2 进行深度概述,将构成 eth2 与验证者节点相关系列文章的基础。eth2 已经开发了很长一段时间了,并且在过去几年中有了明显的进展。从最初的通过智能合约管理的单独分片和权益证明(PoS),已经转变为高度互联的网络设计,在效率、可扩展性、安全性方面有了显著的改进。

(# 区块律动 BlockBeats 注:信标链 beacon chain,是新以太坊,即以太坊 2.0 的核心链,这条链承担的其中一个职能是让验证者可以参与质押系统、替代矿工的角色而成为链的构建者;另一个职能是存储分片状态的索引)

以太坊的各阶段

随着 eth2 的各部分的相互关联性越来越强,其他部分被分成了多个阶段,以便更好地对 eth2 的不同部分实现流水线操作。在撰写本文时,随着开发者对客户端软件进行最后的润色,阶段 0(Phase 0)即将推出。同时,阶段 1(Phase 1)的规范也正在完成当中,阶段 2(Phase 2)正在进行积极的研发当中。

  • Phase 0 涉及信标链,这是 eth2 的核心,它管理验证者节点和分片之间的协调。信标链是真实数据的来源,eth2 的所有其他方面都是从这里的。

  • Phase 1 是在此基础上,将数据放入分片。这个组件的实现复杂度,要比其他组件小得多,因为 Phase 0 为分片网络提供了大部分的基础工作。

  • Phase 2 将执行添加进了 eth2,基本上是将 eth2 从具有鲁棒性的数据库升级成为完全去中心化的计算平台。

Phase 0 究竟是什么?

如前所述,信标链跟踪验证者节点集合和分片的状态。实际上,这意味着,如果你(定期)跟踪信标链上正在发生的事情,你将知道足够多的信息来验证 eth2 上所呈现的任何事情。信任,但需要被验证。

为了使 PoS 系统发挥作用,需要对验证者节点是谁、他们的抵押是多少等方面达成共识,这样才能知道他们的选票价值几何,并对他们的行为给予适当的奖励和/或惩罚。信标链还通过在分片中分配验证者节点的职责,以及跟踪每个分片的当前状态,来对 eth2 分片进行管理。

eth2 区别于其他 PoS 系统的部分原因,是网络中可以参与协议的验证者节点的绝对数量。与其他系统中可能存在的 10、100 和 1000 个参与者相比,eth2 可扩展到数十万甚至数百万个验证者节点。这种程度的去中心化,只有在被称为委员会的确认者小组达成中间水平的共识后,才有可能实现。信标链使用与其核心同名的随机信标,将验证者节点分配给负责评估信标链和分片链是否为网络组成部分的委员会。委员会的投票,然后被加密整合成一个证明信息(attestation),这意味着,验证整个委员会的投票,只比检查一个单一投票稍微需要多一点操作。因此,要检查信标链的有效性,只需要几个聚合签名来评估多个验证者节点的投票即可。

(# 区块律动 BlockBeats 注:证明信息,attestation,即是经过确认并且由验证者签过名的哈希值,它们实时记录着一个特定分片的状态)

信标链还能追踪 eth1 链及其链上资产,以便新的验证者节点可以通过向 eth1 上的资产合约发送 32 个以太坊来加入 eth2 网络。作为 eth1 链上的信标链投票的结果,eth2 将在将来的某个时候,通过提供一个经济保证来增强 eth1 网络的安全性,该保证是规范的 eth1 链的一部分。

节点 vs. 客户端

eth2 区分了信标节点和验证者节点客户端,验证者节点将需要两者来执行它们的职责。信标节点(或仅仅是节点),关注于维护信标链的视图,以及用户或验证者节点可能需要的任何分片网络。

顾名思义,验证者节点客户端(或者仅仅是客户端)负责处理单个验证者节点的运行逻辑。这可以通过与信标节点通信来获得链上的当前状态,在适当的时候也可以通过证明和提议区块来实现,最后通过要求信标节点将此信息发送给其对等节点来实现。

如果你没有运行验证者节点,那么信标节点包含的与 eth2 进行无需信任交互所需的所有信息,非常像 eth1 网络中的全节点。

以太坊 2.0 的第 0 阶段是什么?以下是「节点、客户端」分离的一些论据:

每个验证者节点,需要以正好 32 枚以太坊的抵押来启动,因此,希望获得更多 ETH 的人,将需要运行多个验证者节点。「节点、客户端」的分离,使得用户只需要运行一个带有多个验证者节点的信标节点,从而减少对计算、内存和存储需求。

将验证者节点作为单独的模块,它们可能会更具有安全性,因为它更易于编写、推理和审核规模较小的代码模块。

对于特别担心冗余问题的用户,他们可以通过并行运行多个节点,从而减少验证者节点脱机的概率。

由于验证者节点客户端只能通过信标节点与 eth2 网络的其他部分进行交互,即使通过有限制的 API,验证者节点的受攻击的面也会大大减少。

对于希望与 eth2 网络交互,但不希望成为验证者节点的用户,他们只需要操作一个信标节点,该节点将授予他们访问信标链以及所需分片网络的权限。

设计理念

eth2 的设计理念,为 eth2 网络中的所有决策提供了有用的基础,并且在许多情况下,概括了 eth2 和其他协议之间的差异。

  • 协议的一切 :承认一切都只是权衡利弊的结果,协议的安全性和活跃性,优先于其他的设计需求。

  • 怀有最美好的希望,但期望最坏的结果 :eth2 网络假设验证者节点将是懒惰的、接受贿赂的、并且他们将试图攻击系统,除非他们获得激励后放弃这种做法。此外,假设网络并非是完全可靠的,灾难性的事件,可能会迫使大量验证者节点离线。基于这些原因,eth2 网络应该能够在第三次世界大战中幸存下来。

  • 最低限度的可行复杂性 :尽可能地对 Eth2 网络进行简化,因为这能够使得网络更容易被推理、向他人解释、被审计、编程无 bug 的客户端,并且通常能够避免极端情况的出现。

  • 最大限度地去中心化 :权益证明协议通常需要对可参与的验证者节点数量进行妥协,eth2 网络就是被设计成能够扩展到以百万计的验证者节点的,同时鼓励这些验证者节点相互独立工作。

  • 预测那些没有预测到的事情 :eth2 网络的所有组件,都是抗量子计算机的,或者是可以替换换成当量子末日来临时的状态

  • 诞生于人类之手,为人类服务 :eth2 网络必须能够在一般消费者的笔记本电脑上运行。进入的门槛越低,参与的人就越多,这就意味着去中心化的程度就越高。

(# 区块律动 BlockBeats 注:量子计算机,quantum computer,是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究,目的是为了解决计算机中的能耗问题。量子计算机的特点包括有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等;根据 MIT 技术评测报告,量子算力可以攻击区块链加密算法,威胁整个区块链世界的安全)

结尾

既然你已经掌握了 eth2 网络的基本知识,本系列的下一篇文章,将讨论一些能够使 eth2 网络起作用的有趣细节。

本文来自投稿,不代表Odaily立场。如若转载请注明出处。

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