以太坊2.0主網客戶端性能比較：Lighthouse、Lodestar等_SLOT

基于最新的性能指標比較以太坊2.0主網上所有可用的客戶端。

2020年12月以太坊2.0信標鏈發布之后，現在是時候介紹以及比較現有的協議實現了。本文作為該系列文章的第一部分，將按照字母排序比較5個主要客戶端的信標鏈節點性能和資源利用率。

Lighthouse(Rust,SigmaPrime)

Lodestar(TypeScript,ChainSafeSystems)

Nimbus(Nim,Status)

Prysm(Go,PrysmaticLabs)

Teku(Java,ConsenSysQuorum)

以太坊2.0主網基礎設施由三個主要組件組成：

信標鏈是PoS(權益證明)鏈。當前的以太坊1.x鏈(共識為PoW)與以太坊2.0合并之后，信標鏈將成為保障以太坊安全的主干網。

驗證就好比PoS共識中的礦工。所有人都可以質押32ETH成為驗證者，有權提議新區塊、對區塊敲定進行投票，然后獲得獎勵。

報告：以太坊和Cardano是2022年開發者最活躍的區塊鏈:1月23日消息，根據DappRadar的報告，以太坊和Cardano在2022年繼續成為擁有最活躍開發者的區塊鏈，全年平均每天分別有223個、151個開發者。2022年以太坊的活躍開發者減少幅度最小，為9.37%。Cardano的開發者人數相比前一年增加26.47%。

Polkadot和Kusama的活躍開發者分別增加16.06%和12.80%，平均每天吸引129名活躍開發者。Cosmos平均每日活躍開發者數量達117名。

根據Token Terminal的數據，2022年活躍開發者增長最顯著的區塊鏈是Solana和Internet Computer（ICP），相比2021年分別激增1320%和1050%。Solana鏈上平均每日活躍開發者數量在過去30天內減少31.4%，但2022年平均每日活躍開發者仍然有69人。[2023/1/23 11:26:49]

罰沒者正監視驗證者是否作惡，以防攻擊事件發生。任何一名驗證者違反規則，都會受到懲罰并被移出網絡。

需要注意的是，本文主要關注第一點，信標鏈是以太坊2.0網絡的基礎。研究人員可以在Github上找到所有相關的腳本、數據和繪圖，以便進一步分析：

數據：以太坊合并進度已完成99.74%，ETH全網平均算力連跌4日:金色財經報道，據OKLink多鏈瀏覽器“以太坊合并倒計時”數據顯示，當前以太坊合并進度已完成99.74%，按照當前網絡情況計算，合并將如期于9月15日進行。當前以太坊全網算力874.31TH/S，自9月8日以來連跌4日。其中Top5 礦池擁有538.29TH/S算力，占比全網算力 92.95%。[2022/9/13 13:25:36]

>byz-f/eth2-bench-mainnet

本文將重點列出這些發現

同步指標

第一個也是最令人興奮的問題：同步以太坊2.0信標鏈節點信息需要多長時間，結果見下圖。

在上表中，通過比較客戶端同步相同的slot需要花多少時間來比較其同步進程。在評選結果之前(雖然這不是本文的討論范圍)，關于該圖表我們需要知道三件事。

1.?Prysm(紫色線)有個特殊的地方是，它會連接以太坊1.x節點，從驗證者信息登記處獲取所有ETH存款，然后從Eth1狀態下構建Eth2創世。雖然從安全的角度來看，這一特性蠻有用的，因為用戶不必信任Prysm的開發者以獲得正確的創世狀態，但是這一過程需要些時間。因此，客戶端啟動與同步啟動的時間有明顯的偏移。(#8209)。

摩根士丹利：與比特幣相比，以太坊去中心化程度低且價格波動大:2月16日消息，摩根士丹利發布題為Cryptocurrency 201: What Is Ethereum?的報告。報告稱，以太坊的去中心化程度低于比特幣，前 100 個地址持有 39% 的 ETH，而比特幣僅為 14%。雖然以太坊目前在 DeFi 和 NFT 領域占有市場主要份額，但隨著挑戰者的出現，其份額會隨著時間的推移而減少，主要競爭對手包括 BNB Chain 、Solana 和 Cardano。

此外，摩根士丹利表示，波動性也是 ETH 的一個重要風險因素，因為其價格的波動性比比特幣更大，據數據顯示，自 2018 年以來，ETH 的波動性比比特幣高出約 30%。（Coindesk）[2022/2/16 9:56:13]

2.?由于出現JavaScript堆內存不足的問題，在基準測試時Lodestar(灰色線)出現了崩潰(#2005)。但是，它在10秒后由腳本自動重啟。

3.不可見：在初始同步時，Loderstar還沒有完全驗證所有簽名(#1217)。因此，目前尚不清楚Loderstar與其他客戶端的比較情況。

以太坊L2網絡總鎖倉量為55.3億美元:金色財經報道，L2BEAT數據顯示，截至2月3日，以太坊Layer2上總鎖倉量為55.3億美元。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約28億美元，占比50.65%；其次是dYdX，鎖倉量為9.64億美元，占比17.43%；第三為Metis Andromeda，鎖倉量為4.66億美元，占比8.43%[2022/2/3 9:29:36]

上面的圖表中，我們可以看到Lighthouse(橙色線)整體表現出色，Prysm、Teku(綠色線)和Nimbus(藍色線)在保持速度方面表現出色。但是，讓我們再來看看下面的圖表：

在這個圖表中，我們把Prysm客戶端啟動和同步啟動(即第一個信標鏈區塊產生)之間的時間偏移刪去。那么可以看出，單純比較同步速度的話，Prysm的表現略優于Lighthouse，不到兩個小時就能同步完成，而Lighthouse需要兩個半小時。Teku和Nimbus大概需要五個小時。

值得注意的是，Eth2TypeScript實現(Lodestar使用的語言)并不是僅為了成為運行一個全信標鏈或者驗證者節點的首選客戶端。相反，Lodestar將為以太坊2.0去中心化應用的所有web、瀏覽器和基于插件的組件提供基礎設施。

比特幣期權及以太坊期權未平倉合約創歷史新高:金色財經報道，截至11月22日，比特幣期權未平倉合約總額達到45.3億美元，自11月15日以來增加了11.3億美元。此外，以太坊期權的未平倉合約總額達7.8005億美元。 據The Block Research數據，以太坊期權未平倉合約一周內增加了2.2109億美元，漲幅為39.5％。[2020/11/24 21:50:44]

假設我們知道了客戶端的信標頭區塊當前所在的slot高度，并且可以查看在這60秒之前區塊頭的高度的話，我們就可以通過展示各客戶端每秒同步的slot數(用點表示)，來計算過去60秒的移動平均值以比較各客戶端的同步速度。移動平均值超過10分鐘的則用實線表示。

結果與前一個圖表一致。盡管Prysm因為要花時間獲取Eth1-狀態，它仍是同步速度最快的客戶端，每秒同步60slots。Lighthouse緊跟其后，每秒同步46slots。稍顯落后的是Teku(23/秒)和Nimbus(22/秒)。

然而什么是slot呢？在傳統的區塊鏈如比特幣和Eth1鏈中，要么有區塊要么沒有。那么當比較這些鏈上的客戶端性能時，我們會以塊數/秒為單位來比較其同步速度。這跟以slot數/秒為單位有何不同呢？

在以太坊2.0中，每12秒總有一個指定的slot。如果驗證者被分配到一個slot中提議區塊，該slot便有一個區塊。然而，如果驗證者錯過該slot，那么便是個空slot(沒有區塊)，但盡管如此，slot的計數將繼續進行。因此，在以太坊2.0中，我們以slots/秒為單位計算同步速度。

在這個圖表中，我們把(時間)這一變量刪去，橫坐標為已同步的slot數，并把上一個圖表中的同步速度映射到該圖表中。所有客戶端都顯示一個趨勢：隨著slot的增加同步速度下降。由于該數據是在以太坊2.0主網上搜集的，我們知道有一條驗證者隊列正排隊等候進入2.0網絡。在撰寫本文時，等候隊列上有13_458名驗證者，按照每天新增900名驗證者的速度來算，需要等待將近15天。

了解了以太坊2.0主網驗證者數量呈線性增長之后，我們可以假設活躍驗證者集的規模變大使得同步速度減緩。

計算資源指標

在上半部分中，我們僅分析了同步指標，選出同步最快的客戶端。但是哪個客戶端在資源利用方面快且高效呢？

上面的圖表中，隨著同步slot的數量增加，比較各客戶端的數據庫容量。值得注意的是，關于完全同步主網節點(420_000slots)，Lodestar的占用空間最小，總共只有1.49GiB。Lighthouse(2.98GiB)和Prysm(3.16GiB)的結果也不錯。

我們知道Eth1節點存儲完整的區塊歷史數據。盡管如此，Eth1節點還是移除了歷史狀態以最小化數據庫所需的磁盤空間。Eth2節點與這個概念相當。在磁盤上儲存所有塊的同時，他們會刪除最終狀態。兩者的主要區別為：為了方便起見，應將歷史狀態存儲于時段邊界中(epochboundaries)。目前，Nimbus每32個epoch在時段邊界存儲狀態，然而Lodestar每1024個epoch將狀態記錄在磁盤中。在圖中可以清楚地看出差異。

該圖表相同，但是繪制了同步期間每個客戶端的常駐內存集的大小。從圖中得出，Nimbus客戶端非常高效，在信標鏈主網的整個處理過程僅需要約1GiBRAM。緊接其后的是Lighthouse和Lodestar，均略低于3GiB。

注意：Java分配給Teku的堆外內存不在客戶端開發者的控制范圍之內。JVM對可用內存的消耗量特別大。Teku的指標結果在可用內存總量不同的情況下差異十分大。

最后但同樣重要的一點是，讓我們看一下CPU的利用率。在上面圖表中可以看到客戶端之間的一些有趣差異。

區塊鏈屬于一種高度分層的數據結構。同步區塊鏈數據、驗證區塊以及計算最新狀態，大部分工作都是按序列進行的。因此，客戶端面臨的挑戰便是盡可能地使該進程平行化。圖表顯示的結果與同步速度指標相當，Prysm和Lighthouse領先(數值更高意味著更加有效)，而Teku保持良好。

FAQ

Q:文章不錯，但請問為什么你沒有比較流量指標呢？

A:我有比較，只是沒有對所有指標比較都進行評論。你可以在Github上找到沒有進行注釋的點對點、流量指標，想要進一步研究的話訪問：eth2-bench-mainnet/doc/00-plots-uncommented.md

Q:你個人來說推薦哪個客戶端？

A:這個問題很難回答。靠感覺走的話，我選擇Lighthouse，我覺得它的總體用戶體驗、性能、功能以及工具可用性都很好。然而，Prysm仍是最成熟并且是目前最快的客戶端。Teku的使用體驗也很好，我認為所有客戶端都是產品級別的。

Q:信標鏈數據庫大小會超過1TiB嗎？

不，首先，與Eth1相比，信標鏈本身相對較小。驅動數據庫大小的主要因素是信標狀態。然而，與Eth1相比，Eth2并不需要將所有狀態存儲在磁盤中，因為用戶總是可以從本地運行的區塊中重建任何狀態。

除此之外，PoS有敲定這一工序，而PoW沒有(reorgs,51%攻擊)。一旦區塊被敲定，該區塊永遠不會被篡改。敲定的意思是，將來客戶端不用再從創世開始同步鏈的數據，而是獲取最后敲定的epoch的最新鏈頭的數據。

原文鏈接：

https://dev.to/q9/ethereum-2-0-mainnet-clients-3and

來源|dev.to/q9

作者|?AfriSchoedon

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