金色觀察丨解讀eth2共識機制：穿著風衣的兩個ghost_GHOST

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。

金色晨訊 | 8月28日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞：人民日報、礦工Circle、美國、YAM

1. 人民日報：加強區塊鏈政務應用的頂層設計，建設統一技術標準;

2. 礦工持有的比特幣數量創兩年新高;

3. Circle及Coinbase發布USDC 2.0版本;

4. 美國政府要求奪回與朝鮮黑客相關的280個加密貨幣帳戶;

5. 福布斯：數字人民幣是中國試圖顛覆全球金融秩序的嘗試;

6. 美國助理司法部長：區塊鏈將對美國政府反壟斷工作產生巨大影響;

7. YAM前100位持有者擁有63.85%的YAMv2;

8. 報告：95％的加密貨幣期貨交易量來自亞洲交易所;

9. 杭州市蕭山區檢察院受理多起虛擬貨幣詐騙案，涉案金額達千萬元。[2020/8/28]

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。

金色直播間 | 啟賦區塊鏈合伙人蘭洪明：Token下跌或將導致項目經濟體系崩潰:啟賦區塊鏈合伙人蘭洪明在昨晚金色直播間第三期——《區塊鏈企業收購/并購上市公司的那些事兒》的分享中表示，Token下跌會對項目的生態體系造成巨大的影響，生態成員的信心以及對于項目發布Token的關注度也會下降，最終會導致整個項目的經濟體系開始崩潰，這也是目前市面上大量的項目所面臨的問題。

ETH下跌對大量的依托于ETH建立生態的項目造成巨大的影響，ETH暴跌會讓項目的資金收緊，項目無法運行，最終導致不是空氣幣的項目都有可能變成空氣幣。而目前ETH下跌的原因，其一是由于項目對于法幣資金的需求不斷增加，不得不拋售ETH來換取法幣資金，ETH二級市場的容納能力有限，大量的拋售是導致價格降低的原因之一，第二個原因在于項目怕ETH繼續下跌，大量的項目將手中的ETH兌換成USDT、BTC等資金。[2018/9/12]

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。

金色財經獨家分析 投機者增多加劇此輪市場波動:除了安全原因造成的利空誘發，此輪下跌是否另有誘因？金色財經分析，深層原因是去年12月到今年一季度期間，市場投資人結構有所變化。上一輪“洗牌”時，經歷漫長牛市的比特幣持有者套利變現，更多短線投機者接盤，市場投資人結構發生了變化——市場更加散戶化，而“散戶”更喜歡追漲殺跌，神經更加脆弱——這個特點更符合投機者的身份。從去年12月到今年3月底，市場持有者的這種變化也可以從最新的研究中一窺究竟：

區塊鏈塊鏈分析公司Chainalysis新的研究表明（如圖中所示），市場目前有510萬比特幣投機資金，740萬比特幣投資資金，150萬比特幣可能丟失。從比特幣逼近2萬美元回落后，投機資金多增多——原有的長線持有者把數字資產賣給了新進入的短期投機者。新投機者的涌入則壓低了比特幣的價格，因為這些用戶會比長期投資者更頻繁操作持有的比特幣，也更易受市場波動影響。事實上，自去年12月拋售潮開始以來，可供交易的比特幣交易數量增加了57% 。

金色財經分析，前兩日經歷的這輪下跌，深層次的一個誘因正是投資者屬性的變化造成市場更為敏感，這也可謂是上輪暴跌的“后遺癥”。而部分機構和大戶，也似乎也在利用這種市場情緒特征，有意推波助瀾。[2018/6/12]

Eth2背后的共識機制。

金色財經現場報道 小米MIUI商業產品部產品總監周茂華：區塊鏈更多的扮演了由1到100的角色:在IBM&Avazu區塊鏈技術賦能與場景應用沙龍圓桌對話環節，小米MIUI商業產品部產品總監周茂華表示，不要為了區塊鏈而區塊鏈，我們要承認區塊鏈是有價值的，其實在很多層面區塊鏈并沒有扮演由0到1的角色，可能更多的扮演了由1到100的角色，即提升了效益。[2018/6/6]

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。

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。

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。

金色財經數據播報 比特幣以太坊未確認筆數大幅降低:根據BTC.com數據顯示，目前比特幣未確認筆數為3484筆，目前相對平緩，未出現過于擁堵的現象。而根據etherscan數據顯示，以太坊當前未確認筆數為12004筆，今日最高峰達到26266筆未確認，目前未確認筆數走勢較為平穩。[2018/3/26]

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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