V神發布ETH2.0信標鏈首個硬分叉提案HF1 引入更公平的節點懲罰機制_SLOT

以太坊創始人V神在推特上介紹了以太坊信標鏈第一個硬分叉（暫定名為“HF1”）升級提案。V神稱，HF1添加了輕客戶端支持，簡化了規范，提高了效率，并引入了懲罰性較小的不活躍懲罰機制。根據文件，硬分叉將使開發人員可以對最近發布的信標鏈進行一些關鍵的升級，也將成為將來進行更深層更改的有用測試。其中輕客戶端支持對資源的要求最低，并且可以在移動設備上運行的節點。這將允許“最小化信任的錢包”能夠自己驗證區塊鏈，而不是依賴于外部服務提供者。”

HF1是以太坊信標鏈的第一個硬分叉升級的暫定代碼名稱（有關該硬分叉的長期命名思路，請參見此處）。HF1的主要目標是：

添加輕客戶端支持

修復信標鏈中的一些脆弱點。這些脆弱點被發現時已經太晚而沒能在信標鏈創世啟動時修復。

在較小的更改升級環境下對信標鏈的硬分叉升級機制進行測試，以便以后進行更大的更改。

V神發推為信標鏈慶生，并發布更新版路線圖:12月3日消息，V神發推為信標鏈慶生，并發布更新后的路線圖，新版路線圖“展示了以太坊協議開發的現狀以及未來發展的順序。”

V神表示：“我敢肯定，像所有的圖表一樣，這張表也遺漏了很多東西，但是它也涵蓋了很多重要的東西!”[2021/12/3 12:47:36]

HF1中提出的共識更改內容包括：

我們向信標鏈添加一個隨機抽取的“同步委員會”。這樣做的目的是允許輕客戶端使用很少的overhead（每天最少僅需大約20千字節，驗證單個區塊僅需大約500字節）來確定鏈head。這將使輕客戶端實際上可在移動設備、內置瀏覽器之類的使用案例中使用信標鏈，從而為實現更加信任最小化的錢包生態系統鋪平道路。

在每個時間段（約27小時）內，隨機選擇1024位驗證者作為同步委員會的成員。同步委員會中的驗證者節點將發布簽名以向當前的head進行證明。這些簽名將作為LightClientUpdate對象的一部分進行廣播，該對象可以幫助輕客戶端找到這個head，并將被包含在信標鏈中以得到獎勵。

V神發布“Verkle樹和狀態到期”詳細計劃，狀態到期用狀態樹列表替換單個狀態樹:V神（Vitalik Buterin）表示，為Verkle樹和狀態到期寫了一些更詳細的計劃（包括原始EIPs）。Verkle樹：在現有的hexary Patricia樹旁引入一個新的Verkle狀態樹。在硬分叉之后，Verkle樹存儲對狀態的所有編輯以及所有訪問狀態的副本，并且hexary Patricia樹不能再修改。這是向以太坊完全依賴Verkle樹來存儲執行狀態多階段過渡的第一步。狀態到期：用狀態樹列表替換單個狀態樹，大約每一年一棵樹。狀態編輯存儲在與當前期間相對應的樹中，并且客戶端不再存儲超過最近兩個期間的樹。使用舊狀態的交易，在最近兩個期間沒有修改，需要提供見證人。[2021/6/18 23:46:59]

更多內容：

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2130

動態 | V神發布關于“跨分片交易”的新建議:10月29日，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin發表了一份關于“在以太坊網絡上實現跨分片事務”提案。根據文章，第二階段的主要要求之一是能夠在分片之間快速移動ETH。V神補充說，雖然通過接收機制通常可以實現跨分片事務，但是跨分片ETH需要更多的協議活動。[2019/10/30]

我們替換了證明者獎勵的計算方式。不同于存儲PendingAttestation對象并且最后處理它們，我們選擇添加了一個位域，用于存儲每個驗證者的狀態，從而可以實時累積有關誰參與的數據。位域按“改組順序”排序，以確保同一委員會中驗證者的記錄一起顯示。這種更改的目的是簡化客戶端實現，并使更新Merkle樹更加便宜。

具體參考：

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2176

動態 | V神發5篇博文談以太坊2.0未來將遇到的難題:據Coindesk文章報道，在以太坊Devcon大會期間，V神筆耕不輟，連發5篇博客文章，談論以太坊2.0未來將遇到的難題。現整理如下：

1.在短期內（指如果ETH2.0發布），將ETH從以太坊2.0轉移到以太坊1.0仍然存在這個可能。以太坊2.0開發人員Preston Van Loon表示，在ETH 2.0和 ETH 1.0之間創建雙向橋的復雜性給兩個鏈帶來了“安全風險”。Buterin提出了兩種可能的方法來在兩個區塊鏈之間建立“橋梁”。他承認，“如果以太坊2.0遭到破壞，這兩項建議都需要在以太坊1.0方面采取緊急補救措施。”為了降低此類風險，Buterin建議在投票期間啟用“人為干預”，以逆轉從以太坊1.0網絡進行的遷移。目前這仍然是項建議，研究人員還沒在 ETH 2.0中設計遷移“橋梁”。

2.在ETH2.0和ETH1.0完全合并之前，以太坊2.0可能會與ETH1.0并行使用多年。區塊鏈研究員Mihailo Bjelic表示，在開發人員確定其可靠性之前，以太坊2.0這樣的復雜系統不應取代當前的以太坊主網。V神在博客文章中稱，希望這種過渡是平穩的。

3.調用有關以太坊2.0區塊鏈的數據將比以前更加昂貴。V神針對這些問題，在博客文章中建議開發人員可以在編寫驗證器時控制其規模等。

4.以太坊將失去原子交易的能力。ETH 2.0將破壞以太坊上原子交易能力，即一次完成所有交易（交易拆會在不同分片間完成）。V神認為，不同應用之間可以具備更強交互能力，但也會使一些活動受阻，使得更難吸引加密貨幣交易者。

5.V神在博客文章中提出ETH 2.0 在發布時分片數量會降低，先前為1024個分片，現在提出的為64個分片，主要好處是以太坊2.0的分片之間可以通信更快，更簡單。[2019/10/25]

我們對驗證者集進行更改，并且懲罰記賬僅每64個時期（epoch）發生一次，而不是每個單一時期。這樣做的目的是大大降低處理“空白時期過渡”的復雜性——例如，有一條鏈的參與度非常低，其中兩個連續的區塊相隔一千個slot，它們之間只有一個空白時期。為了處理這樣的鏈，目前客戶端需要每個時期重新計算每個驗證者的余額一次，以此對驗證者進行不活躍懲罰；而在新的提案中，他們只需要每64個時期執行一次。

以太坊創始人V神發推駁斥不實觀點:以太坊創始人V神剛剛發布推特稱，那種認為“區塊鏈應該做的是驗證而不是交易執行，因為交易執行比驗證要慢得多”的觀點是“胡說”。事實是以太坊的uncle rate更多和簡單tx計算相關，而不是由交易的復雜性導致的。[2018/3/4]

此外，我們對不活躍懲罰的工作方式進行了兩項更改：

不活躍懲罰將變為每個驗證者的二次方。也就是說，如果存在不活躍懲罰，在此期間完全離線的驗證者會損失約10％的余額，那么在此期間90％的時間在線的驗證者現在只會損失約0.1％的余額（相對于? 1％）。這試圖將處罰重點放在真正行為不當的節點上，減少對由于網絡連接問題而離線的誠實節點。

更多的討論可以參考此處：

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/issues/2098

驗證者不活躍懲罰在確定后逐漸減慢而不是停止。這樣可確保一旦達到最終狀態，離線節點將繼續失去余額一段時間，從而確保驗證者在線時間百分比顯著高于2/3，而不是僅稍高于該閾值。

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2192?

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2194

值得慶祝的一點是，通過削弱驗證者罰款，我們可能稍微（盡管尚未完全）走出困境。我們將對常數進行更改：

INACTIVITY_PENALTY_QUOTIENT: reduced from 2**26 (= 67,108,864) to 3 * 2**24 (= 50,331,648)

PROPORTIONAL_SLASHING_MULTIPLIER: increased from 1 to 2

MIN_SLASHING_PENALTY_QUOTIENT: reduced from 2**7 (= 128) to 2**6 (= 64)

（區塊，slot）對（pair）的分叉選擇

當前，如果在最近的slot中沒有發布任何塊，則出于該slot期間的LMD GHOST證明的目的，視為證明者正在支持的鏈中的最新區塊。例如，在下面的這張圖中，BLANK上的證明算作A上的證明：

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但是，這為34％攻擊打開了大門。假設為每個slot分配了m個驗證者，其中惡意攻擊者控制了0.34 * m。攻擊者也有權為slot n + 1發布區塊B。攻擊進行如下：攻擊者不發布B，也不發布其任何證明。所有誠實的證明人都會投票支持聲稱他們在第n個slot中看到區塊A而在第n + 1個slot中什么都沒有看到的說法，當前該計數被視為對A的投票。在第n + 2個slot中，一個誠實的提議者會在A上面構建一個區塊C， 此時，惡意提議者會向slot n + 1和n + 2公布B及其對B的證明。上面的分叉有0.68 * m個驗證者支持它，但頂部分叉只有0.66 * m的支持，因此下面的分叉獲勝。

這種攻擊在該論文的 3.1章節中進行了更加詳細的描述：

https://econcs.pku.edu.cn/wine2020/wine2020/Workshop/GTiB20_paper_8.pdf

擬議的解決方案是更改分叉選擇的工作方式，從而使其對（區塊，slot）對的樹進行操作，而不是對區塊樹進行操作。因此，在上圖中，slot n + 1中的誠實投票將計為對（BLANK，n + 1）的投票，因此它們將正確地計為支持上面的分叉，因此上面的分叉獲得的支持為1.32 * m，從而擊敗攻擊。

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2197

在分叉選擇中存在一種“余額攻擊”，擁有2％驗證者的攻擊者會在一個slot結束之前的正確時間發布少量證明，說服網絡中超過49％的人認為某個區塊A獲勝，而超過49％的網絡則認為B區塊獲勝。如果他們正確地安排了廣播的時間，則每一組驗證者都會按時看到針對他們的消息，但是沒有時間在這個slot結束之前將消息重新廣播到另一組驗證者。如果網絡環境對于攻擊者而言是最佳的，則它們可以無限期地重復。

提議的解決方案是通過授權下一個slot的提議者對分叉選擇產生暫時但重大的影響，從而將所有驗證者的支持方向決定性地轉移到一側或另一側，從而“打破了對稱性”。

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/lmd_ghost_mitigation?

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