Ethereum 2.0 กำลังจะแสดงดาบ อะไรคือไฮไลท์ของแผนการออกแบบ?

特邀专栏作者

2019-12-27 16:52 (UTC+8)

บทความนี้มีประมาณ 9162 คำ การอ่านทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 14 นาที

ในวันอาทิตย์ที่ 8 ธันวาคม 2019 เครือข่าย Ethereum ได้รับการอัปเกรดเป็นอิสตันบูลที่ความสูงบล็อก 9,069,000

สรุปโดย AI

ชื่อดั้งเดิมของบทความคือ "OKEx Investment Research | Ethereum 2.0 Report" ผู้เขียน: Xiuxiu นักวิเคราะห์ของ OKEx Investment Research

สารบัญ:

หนึ่ง. อิสตันบูลอัพเกรด

สอง. อีเธอเรียม 2.0

2.1 สถาปัตยกรรม

2.2 จุดอัปเดตที่สำคัญ

2.3 โซลูชั่นหลัก

ชื่อระดับแรก

หนึ่ง. อิสตันบูลอัพเกรด

คำอธิบายภาพ

(แผนภาพการซิงโครไนซ์โหนด รูปภาพมาจาก ethernodes.org)

คำอธิบายภาพ

(แผนที่ข้อมูล DAPP เชนสาธารณะกระแสหลักhttps://www.stateofthedapps.com/, 29 พฤศจิกายน)

การอัปเกรดอิสตันบูลเป็นก้าวสำคัญในพิมพ์เขียวที่ปรับขนาดได้ของ Ethereum 2.0 ซึ่งพยายามทำให้แอปพลิเคชันบล็อกเชนเร็วขึ้นและถูกลงโดยไม่เสียหลักการของการกระจายอำนาจ ในบรรดาคุณสมบัติที่จะนำมาใช้ในการอัปเกรดอิสตันบูลนี้ ได้แก่ มาตรการในการลดต้นทุนก๊าซ ปรับปรุงการทำงานร่วมกันของห่วงโซ่ด้วยเหรียญความเป็นส่วนตัว Zcash และสัญญาอัจฉริยะที่อนุญาตให้มีฟังก์ชันที่สร้างสรรค์มากขึ้น

EIP ทั้งหมด 14 รายการ (ข้อเสนอการปรับปรุง Ethereum) จะดำเนินการในสองขั้นตอน ในบรรดาข้อเสนอเหล่านี้ ข้อเสนอ 6 รายการจะถูกนำไปใช้และนำไปใช้ในเฟสแรก (V1) และข้อเสนอที่เหลืออีก 8 รายการยังคงต้องมีการหารือและพิจารณาโดยนักพัฒนาหลัก และจะถูกสงวนไว้สำหรับการปรับใช้การอัปเกรดในเฟสที่สอง (V2) ที่ตามมา

ในบรรดาข้อเสนอเหล่านี้ในเฟส V1 EIP-1884 ค่อนข้างเป็นที่ถกเถียงกัน - เพื่อปกป้องบล็อกเชนจากธุรกรรมสแปมที่อาจเกิดขึ้น มันจะเพิ่มต้นทุนการประมวลผลสำหรับนักพัฒนาแอปพลิเคชันเพื่อดึงข้อมูลจากเครือข่าย รีเซ็ตปริมาณการใช้ก๊าซสำหรับรหัสการดำเนินการ , ปริมาณการใช้ก๊าซของการดำเนินงานบางส่วนเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้ค่าใช้จ่ายในการเรียกข้อมูลบน Ethereum สูงขึ้นกว่าเดิม สำหรับนักพัฒนา จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการเขียนแอปพลิเคชันที่ใช้พื้นที่จัดเก็บจำนวนมากเพื่อขจัดสิ่งรบกวนที่ใหญ่ที่สุดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของค่าแก๊ส ตัวอย่างเช่น มีการประเมินว่า ในธุรกรรม พื้นที่จัดเก็บทั้งหมด + สัญญา + รหัสสัญญา เข้าถึงได้ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าจะไม่ถูกโอเวอร์โหลด อีกหนึ่งความนิยมอย่างมากคือ EIP-1108 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับราคาอัลกอริธึมเส้นโค้งวงรีที่คอมไพล์ล่วงหน้าบน Ethereum มีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดและโปรโตคอลความเป็นส่วนตัวของ Ethereum โดยปรับการชำระเงิน GAS ให้เหมาะสม และจะทำให้ ZK-SNARK และแอปพลิเคชันความเป็นส่วนตัวอื่นๆ เช่น Zether และ AZTEC มีราคาถูกลงเมื่อใช้งานบน Ethereum

เฟสที่สอง (V2) จะถูกนำไปใช้บน mainnet ที่อัปเกรดแล้ว รวมถึงการปรับปรุงอัลกอริทึมที่เรียกว่า "ProgPoW" ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถของ Ethereum ในการต้านทาน ASIC โดยแทนที่อัลกอริทึม Ethash ของฟังก์ชันพิสูจน์ปริมาณงาน

ชื่อระดับแรก

สอง. อีเธอเรียม 2.0

เป้าหมายของ Ethereum คือการกลายเป็นแพลตฟอร์มทางการเงินแบบกระจายและการดำเนินการตามสัญญาอัจฉริยะ กลายเป็น "คอมพิวเตอร์ในโลกแห่งความเป็นจริง" เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ Ethereum แสดงสิ่งนี้: Ethereum เป็นแพลตฟอร์มโอเพ่นซอร์สระดับโลกสำหรับแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์ บน Ethereum คุณสามารถเขียนโค้ดที่ควบคุมมูลค่าดิจิทัล ทำงานตามที่โปรแกรมไว้ทุกประการ และสามารถเข้าถึงได้จากทุกที่ในโลก ในโลกที่กระจายอำนาจนี้ Ethereum ดูเหมือนจะวางตำแหน่งตัวเองในฐานะผู้สร้างเครือข่ายที่กระจายอำนาจและเป็นผู้ให้บริการโครงสร้างพื้นฐานและเทคโนโลยีเครือข่ายที่กระจายอำนาจ

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายของคอมพิวเตอร์โลก Ethereum ได้กำหนดขั้นตอนการพัฒนาสี่ขั้นตอนตั้งแต่เริ่มต้นในปี 2014: Frontier (ชายแดน), Homestead (ที่อยู่อาศัย), Metropolis (มหานคร), Serenity (ความเงียบสงบ) สามขั้นตอนแรกทั้งหมดใช้โมเดล POW และขั้นตอนที่สี่ "Serenity" คือ POS ซึ่งเป็นรูปแบบสุดท้ายของ Ethereum ซึ่งเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า Ethereum 2.0

คำอธิบายภาพ

ชื่อเรื่องรอง

คำอธิบายภาพ

(สถาปัตยกรรมโดยรวมของ Ethereum 2.0 จาก Hsiao-Wei Wang)

ภาพนี้จากบนลงล่างคือ:

1. PoW Main Chain เป็นเครือข่ายหลักของ Ethereum ในปัจจุบัน ในระบบ Ethereum 2.0 นั้นจะยังคงทำงานเหมือนเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่บีคอน

2. Beacon Chain คือ beacon chain ซึ่งเป็นห่วงโซ่พื้นฐานของทุก chain และส่วนกลางของระบบ Ethereum 2.0 ทั้งหมดผ่านการพิสูจน์สิทธิ์และผลประโยชน์ของโปรโตคอล Casper (Casper เป็นชั้นฉันทามติของระบบทั้งหมด รับผิดชอบในการจัดการผู้ตรวจสอบ การนำรางวัลและการลงโทษไปใช้ ) และประสานงานเชนชาร์ดคู่ขนานอิสระทั้งหมด และใช้ Crosslink เป็นจุดยึดของแต่ละชาร์ดเพื่อให้เกิดการสื่อสารข้ามชาร์ดและรับประกันความสมบูรณ์ของชาร์ด

3. Shard Chains คือ shard chains ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของความสามารถในการปรับขนาด ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นมีคณะกรรมการตรวจสอบเพื่อบรรจุหีบห่อและตรวจสอบชิ้นส่วน และบันทึกสถานะของชิ้นส่วนเป็นประจำบนสายบีคอนผ่านการเชื่อมโยงข้าม เมื่อการบล็อกเสร็จสิ้นบน Beacon Chain บล็อกย่อยที่อ้างอิงโดย cross-links ในบล็อกจะถือว่าเปลี่ยนรูปไม่ได้

4. เลเยอร์ VM เป็นส่วนประกอบสำคัญสุดท้ายของระบบ Ethereum 2.0 ซึ่งจะจัดเตรียมสัญญาและการดำเนินการธุรกรรม

สถาปัตยกรรมของ Ethereum 2.0 แสดงในรูปที่ 1 ใน Ethereum 2.0 จะมีเชนหลักที่เรียกว่า beacon chain ภายใต้ beacon chain มี 64 shards และแต่ละ shard สามารถประมวลผลข้อมูลได้อย่างอิสระ ห่วงโซ่บีคอนเป็นแกนหลักของสถาปัตยกรรม รับผิดชอบในการเชื่อมต่อห่วงโซ่หลักและจัดการแต่ละส่วน

Casper เป็นฉันทามติที่สอดคล้องกัน มันมีสองเวอร์ชัน หนึ่งคือ Casper FFG ที่นำโดย Vitalik FFG ใช้ฉันทามติแบบไฮบริดของ POW+pos เป็นโปรโตคอลการเปลี่ยนแปลงสำหรับ Ethereum เพื่อเปลี่ยนจาก PoW เป็น PoS ได้สำเร็จ แนวคิดหลักของมันคือการใช้ PoS เพื่อช่วยในการยืนยันขั้นสุดท้ายของบล็อกที่สร้างโดย PoW ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความปลอดภัยของระบบในขณะที่ลดรางวัลของผู้ขุด อีกอันคือ Casper CBC นำโดย Vlad และ CBC เป็นฉันทามติของ PoS อย่างแท้จริง จากปัจจุบัน มุมมอง CBC ยังมีรายละเอียดอีกมากที่ต้องศึกษาค้นคว้าเพิ่มเติม

ชื่อเรื่องรอง

2.2 จุดอัพเดทของ Ethereum 2.0

ตามแผนงานการพัฒนาของ Ethereum Ethereum จะเข้าสู่ขั้นตอน 2.0 ในปี 2020 การอัปเกรดทางเทคนิคของ Ethereum 2.0 ส่วนใหญ่มีสามนวัตกรรมหลัก: กลไกฉันทามติเปลี่ยนจาก POW เป็น POS, เศษ (Shards) และเครื่องเสมือน eWASM

กลไกฉันทามติ POW to POS - ปรับปรุงประสิทธิภาพและแก้ปัญหาการใช้พลังงาน

ใน Ethereum 1.0 จะใช้ Proof of Work (PoW) เป็นกลไกที่สอดคล้องกันเพื่อสร้างบล็อกใหม่ ตามฉันทามติของพลังการประมวลผล POW โหนดทั้งหมดสามารถทำสิ่งหนึ่งในเวลาเดียวกันเท่านั้น และจำนวนงานที่เครือข่ายทั้งหมดสามารถจัดการได้นั้นมีจำกัดมาก ซึ่งถูกจำกัดอย่างมากโดยขีดจำกัดสูงสุดของงานที่โหนดเดียว ในเครือข่ายรับมือได้ แม้ว่าจะขยายขนาดบล็อก แต่เนื่องจากฉันทามติของเครือข่ายทั้งหมด ผลของการปรับปรุงประสิทธิภาพจึงมีจำกัด ดังนั้นเพื่อลดเวลาอันยาวนานในการสร้างบล็อกใหม่และการสิ้นเปลืองทรัพยากรที่เกิดจากความต้องการพลังการประมวลผลจำนวนมาก Ethereum 2.0 จะเปลี่ยนเป็น Proof of Stake (PoS) เป็นกลไกที่สอดคล้องกันในการสร้างบล็อกใหม่ บล็อก

Shards - ปรับปรุงประสิทธิภาพและความจุของเครือข่าย

คำอธิบายภาพ

(ไดอะแกรมพื้นที่ทางกายภาพของ Sharding รูปภาพจาก tokeninsight "Sharding Technology Research Report")

แทนที่ EVM ด้วย eWASM - ปรับปรุงความเข้ากันได้และประสิทธิภาพการดำเนินการของสัญญาอัจฉริยะ

คำอธิบายภาพ

(แผนภูมิขั้นตอนการทำงานของสัญญาอัจฉริยะ)

Ethereum 2.0 จะรองรับภาษาการเขียนโปรแกรมหลายภาษา และ eWASM จะเข้ามาแทนที่ EVM เครื่องเสมือน EVM เป็นกลไกหลักในเครือข่าย Ethereum ขับเคลื่อนการดำเนินงานของ Ethereum ทั้งหมดและบรรทุกโทเค็น DAPPs องค์กร DAO และเกมทั้งหมดบน Ethereum อย่างไรก็ตาม เนื่องจากงานคอมไพล์ของ EVM ที่บวมและซับซ้อน ทำให้ต้องใช้ก๊าซจำนวนมาก และด้วยการปรับปรุง Ethereum 2.0 PoS และ Sharding เครื่องเสมือนจำเป็นต้องประมวลผลธุรกรรมแบบขนาน และ EVM ไม่เหมาะสำหรับการดำเนินการดังกล่าว เพราะมันประมวลผลธุรกรรมตามลำดับ ดังนั้น ทีมงาน Ethereum จึงเสนอให้ใช้ eWASM แทน EVM eWASM เป็นโค้ด WASM (WebAssembly) เวอร์ชัน Ethereum เมื่อเปรียบเทียบกับ EVM แล้ว eWASM มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าและปรับขนาดได้ดีกว่า และสามารถรองรับ Solidity, C++, Rust, AssemblyScript เป็นต้น ด้วยภาษาการเขียนโปรแกรม การพัฒนาสัญญาจะง่ายขึ้น และยังสามารถรองรับสัญญาอัจฉริยะ บัญชี สถานะ และอื่นๆ บน ETH2.0 นอกจากนี้ eWASM ยังเข้ากันได้กับ EVM แบบย้อนหลัง ดังนั้นตามทฤษฎีแล้วสัญญาอัจฉริยะของ Ethereum ยังสามารถทำงานบน Ethereum 2.0 ได้ในขั้นตอนนี้

2.3 โซลูชั่นหลัก

ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการเปิดตัวของการแบ่งกลุ่มย่อยและกลไกการลงมติร่วมกัน Ethereum 2.0 กำลังเผชิญกับความท้าทายใหม่ ดังนั้นจึงมี Casper FFG, beacon chain และโซลูชันการเชื่อมโยงเพื่อเชื่อมความเสี่ยงเหล่านี้และช่วยให้ Ethereum 2.0 ปรับปรุงต่อไป

2.3.1 .Casper FFG

หลังจากดำเนินการ Casper FFG แล้ว Ethereum จะเข้าสู่ขั้นตอนของการขุดแบบไฮบริดของ POW+POS ในขั้นตอนนี้ บล็อกส่วนใหญ่ยังคงผลิตผ่าน POW และบางบล็อกจะเริ่มส่งไปยังโหนด POS เพื่อให้ เครือข่ายทั้งหมด ทำการเปลี่ยนไปใช้ POS อย่างค่อยเป็นค่อยไป

Casper FFG มอบหมายคณะกรรมการตรวจสอบความถูกต้องให้กับระบบเป็นประจำ เลือกผู้เสนอบล็อคและบล็อคผู้ตรวจสอบความถูกต้องสำหรับแต่ละส่วนย่อย และใช้รางวัลและบทลงโทษสำหรับผู้ตรวจสอบความถูกต้อง

(1) จัดการสถานะผู้ตรวจสอบความถูกต้อง

มีสี่สถานะของตัวตรวจสอบความถูกต้อง: ไม่ได้ใช้งาน (ยังไม่ได้เริ่มดำเนินการตามบทบาทของตัวตรวจสอบความถูกต้อง) เปิดใช้งาน (ตรวจสอบความถูกต้อง) กำลังรอ (กำลังจะกลายเป็นตัวตรวจสอบความถูกต้องแต่ยังรออยู่ในคิว) และออกจากตัวตรวจสอบความถูกต้อง (หวังว่าจะปิดใช้งาน แต่ยังติดอยู่ในคิวการออก)

ใน Casper FFG รอบตัวตรวจสอบที่สมบูรณ์คือ:

1 เงินฝากจำนอง: 32 ETH จะต้องจำนองไว้ในสัญญาอัจฉริยะของ Capser

2รอการแจ้งเตือนการคัดเลือก: รอ 1 วัน

3 โหวต: หลังจากยืนยัน 2 ให้โหวตที่จุดตรวจเพื่อยืนยันการบล็อก

4 การถอน: หลังจากออกข้อตกลงการถอนแล้ว จะต้องดำเนินการตรวจสอบต่อไปเป็นเวลา 7 วัน

5 การถอนเงินฝาก: หลังจากส่งใบสมัครแล้ว คุณต้องรอประมาณ 4 เดือนก่อนจึงจะสามารถถอนได้

ต้องมีระยะเวลารอเข้า-ออกเพราะระบบต้องจัดผู้ตรวจสอบเป็นคณะกรรมการและเป็นการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดต้องดำเนินการให้ราบรื่นที่สุดเพื่อไม่ให้จำนวนผู้ตรวจสอบผันผวน อย่างมาก.

ทำความเข้าใจกับหน่วยเวลาสองหน่วย

Slot (ช่วงเวลา): เวลาสำหรับผู้เสนอบล็อกเพื่อเสนอบล็อกและใช้สำหรับการตรวจสอบ ปัจจุบันคือ 12 วินาที หากบรรลุฉันทามติภายในคณะกรรมการตรวจสอบความถูกต้อง ช่องสามารถสร้างบล็อกได้สำเร็จ มิฉะนั้นช่องจะว่างเปล่า

ยุค (ระยะเวลา): ช่วงเวลาที่รวมกันจากหลายช่วงเวลา (ปัจจุบัน 32), 6.4 นาที ช่องสุดท้ายในยุคนี้เรียกว่า Checkpoint (จุดตรวจ)

เป็นผู้ตรวจสอบความถูกต้อง:

เนื่องจากปัญหาของ "การโจมตีแบบไม่มีดอกเบี้ย" ใน POS นั่นคือภายใต้กลไก POS ผู้ตรวจสอบโหนดที่เป็นอันตรายสามารถเดิมพันเหรียญของพวกเขาในห่วงโซ่ที่แยกออกเพื่อส่งเสริมการฮาร์ดฟอร์คโดยไม่สูญเสียใดๆ ดังนั้นใน Ethereum 2.0 โหนดการตรวจสอบจำเป็นต้องจดจำนอง ETH จำนวนหนึ่ง (ปัจจุบันคือ 32ETH) เข้ากับ beacon chain เพื่อสมัครเข้าร่วม เมื่อถูกทำเครื่องหมายเป็น "ใช้งานอยู่"หลังจากนั้นจะสามารถเรียกใช้โปรโตคอล Ethereum 2.0 ได้ และบีคอนเชนจะติดตามและจัดการโหนดการยืนยันด้วย เกณฑ์ขั้นต่ำที่ 32 ETH นั้นต่ำ PoS ที่ใช้ PoW มีอยู่ในรูปแบบของสัญญาอัจฉริยะ โปรแกรมโหนดอาจง่ายกว่าเล็กน้อย ผู้ใช้เพียงเรียกใช้กระเป๋าเงินบนคอมพิวเตอร์ และข้อกำหนดในการกำหนดค่าไม่สูงมากนัก สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่ต้องทำคือการลงคะแนนในขั้นตอนที่ 3 เตรียมตัวและลงคะแนนให้ทันเวลาเพื่อให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องได้รับรางวัลและหลีกเลี่ยงการยึดโทเค็น

Exit Validation: Validator สามารถส่งสัญญาณว่าพวกเขาต้องการออกจากระบบและหยุดเข้าร่วมในโปรโตคอล เพื่อป้องกันการโจมตีระยะไกล Ethereum ETH2.0 มีระยะเวลาการถอนที่นานขึ้น และ TOKEN ที่จำนำไว้บวกรางวัลลบค่าปรับจะถูกส่งคืนไปยังเครือข่ายย่อย

(2) สุ่มกำหนดผู้ตรวจสอบให้กับระบบ

คณะกรรมการคือกลุ่ม (อย่างน้อย 128) ของโหนดการตรวจสอบที่สุ่มเลือกโดยบีคอนเชน มีหน้าที่ตรวจสอบบล็อกที่สร้างโดยบีคอนเชนและชิ้นส่วนแต่ละชิ้น ห่วงโซ่บีคอนมีคณะกรรมการของตัวเอง และแต่ละชิ้นส่วนยังมีคณะกรรมการตรวจสอบที่ตรวจสอบความถูกต้องของบล็อก คณะกรรมการมีหน้าที่รับผิดชอบในการรับรองความปลอดภัย ความมีชีวิตชีวา และความสมบูรณ์ของเศษชิ้นส่วนที่พวกเขาอยู่ และรับรองสถานะของชิ้นส่วนบนห่วงโซ่บีคอน

ในแต่ละช่อง ห่วงโซ่บีคอนจะสุ่มเลือกผู้ตรวจสอบสำหรับห่วงโซ่ในแต่ละคณะกรรมการเพื่อรับผิดชอบในการสร้างบล็อก และผู้ตรวจสอบความถูกต้องจำนวนหนึ่งจะตรวจสอบบล็อกและตรวจสอบความถูกต้อง เมื่อบล็อกถัดไปถูกสร้างขึ้น โหนดการตรวจสอบจะถูกสุ่มเลือกเพื่อเสนอบล็อก และกลุ่มโหนดการตรวจสอบที่แตกต่างกันอีกกลุ่มหนึ่งจะถูกใช้เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง

หลังจากที่คณะกรรมการที่ได้รับมอบหมายเสร็จสิ้นการสร้างบล็อกและภารกิจการตรวจสอบของยุค ระบบจะสับเปลี่ยนโหนดการตรวจสอบทั้งหมดและสุ่มเลือกคณะกรรมการตรวจสอบใหม่สำหรับยุคถัดไปสำหรับแต่ละชิ้นส่วน ด้วยความช่วยเหลือของอัลกอริธึมการสร้างตัวเลขแบบสุ่ม กระบวนการเลือกโหนดการตรวจสอบโดยพื้นฐานจะหลีกเลี่ยงการสมรู้ร่วมคิดระหว่างโหนดการตรวจสอบความถูกต้องและปรับปรุงความปลอดภัยของโปรโตคอล

(3) ตรวจสอบจุดสิ้นสุดของห่วงโซ่และหลีกเลี่ยงการโจมตีระยะไกลของ POS

ฉันทามติ PoW ของ Bitcoin ใช้หลักการห่วงโซ่ที่ยาวที่สุด เพื่อป้องกันการชำระเงินซ้ำ โดยทั่วไปจำเป็นต้องรอการยืนยัน 6 บล็อกก่อนที่จะสามารถยืนยันธุรกรรมได้อย่างแท้จริงว่าถูกต้อง ในความเป็นจริง เหตุผลที่การยืนยัน 6 บล็อกถือเป็นสัญญาณของการยืนยันที่ถูกต้องคือหลังจากนั้น ภายใต้เงื่อนไขกำลังการประมวลผลของ Bitcoin ในปัจจุบัน ความเป็นไปได้ที่การทำธุรกรรมจะถูกแก้ไขนั้นเล็กน้อยอยู่แล้ว แต่ในทางทฤษฎี กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้ว่าธุรกรรมจะได้รับการยืนยันจากบล็อกหลายร้อยบล็อก ตามหลักการของห่วงโซ่ที่ยาวที่สุด ธุรกรรมยังคงมีความเป็นไปได้ที่จะถูกดัดแปลงข้อมูลผ่านการโจมตี 51% ดังนั้นภายใต้ฉันทามติของ PoW ความแน่นอนของห่วงโซ่จึงเป็นเพียงจุดสิ้นสุดโดยปริยาย และคุณลักษณะนี้จะทำให้การแบ่งกลุ่มสถานะที่ซับซ้อนอยู่แล้วมีความไม่แน่นอนมากขึ้น

ใน Ethereum 2.0 การลงคะแนนโหนดการตรวจสอบสำหรับแต่ละบล็อกจะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการเผยแพร่เครือข่าย เพื่อลดจำนวนการลงคะแนนใน Casper บล็อกในช่องสุดท้ายในแต่ละยุคจะถูกตั้งค่าเป็นจุดตรวจสอบ และโหนดการตรวจสอบที่เข้าร่วม ฉันทามติจะลงคะแนนเสียงในจุดตรวจ ผู้ตรวจสอบแต่ละรายจะส่งจุดตรวจ ซึ่งอาจมาจากจุดตรวจที่กำหนดไปยังจุดตรวจหลังจากผ่านจุดตรวจหลายจุด เริ่มจากบล็อกการกำเนิด (บล็อกการกำเนิดคือจุดตรวจสอบที่กำหนดขึ้นเป็นครั้งแรก) เมื่อจุดตรวจสอบถัดไปได้รับคะแนนเสียงมากกว่า 2/3 บล็อกนี้จะกลายเป็นจุดที่กำหนดและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ และจุดตรวจสอบนี้ก็คือจุดตรวจสอบที่กำหนดขึ้น เป็นต้น บน. เมื่อจุดตรวจเชิงกำหนดได้รับคะแนนเสียงมากกว่า 2/3 จากจุดตรวจดังกล่าวไปยังจุดตรวจย่อยที่อยู่ด้านหลัง จุดตรวจทั้งหมดระหว่างจุดตรวจเชิงกำหนดนี้กับจุดตรวจหลังจะได้รับการยืนยัน

หากจุดตรวจสอบก่อนหน้าของจุดตรวจสอบเชิงกำหนดในสาขาเดียวกันเป็นจุดตรวจสอบเชิงกำหนดเช่นกัน และผู้ตรวจสอบความถูกต้องมากกว่า 2/3 โหวตสำหรับส่วนนี้ จุดตรวจสอบเชิงกำหนดนี้จะถือเป็นที่สิ้นสุด หากสถานะจุดตรวจสอบเป็นที่สิ้นสุด สถานะจุดตรวจสอบและบล็อกทั้งหมดก่อนที่จะสิ้นสุด ดังนั้น การปรับปรุงที่สำคัญอีกประการหนึ่งในฉันทามติของ Casper คือการแนะนำขั้นสุดท้ายที่ชัดเจน นั่นคือ การบล็อกข้อมูลหลายบล็อกก่อนที่จะไม่สามารถแก้ไขการบล็อกล่าสุดได้อีกต่อไป ซึ่งจะอำนวยความสะดวกในการรับรู้ของลูกค้าไร้สัญชาติ

ในระหว่างนี้ เพื่อป้องกันไม่ให้ผู้ตรวจสอบทำสิ่งชั่วร้ายระหว่างการดำเนินการ แคสเปอร์ได้กำหนดชุดกลไกการลงโทษดังต่อไปนี้: ผู้ตรวจสอบไม่สามารถเริ่มการลงคะแนนสองรายการที่แตกต่างกันสำหรับความสูงของบล็อกเดียวกัน และช่วงการลงคะแนนของทั้งสองการลงคะแนนไม่สามารถ มีหนึ่งอันมิฉะนั้นโทเค็นที่จำนำจะถูกยึด

นอกจากนี้ เพื่อให้ PoS สามารถปรับปรุงความปลอดภัยของห่วงโซ่ PoW ได้ FFG ได้ทำการแก้ไขบางอย่างกับห่วงโซ่ที่หนักที่สุดเมื่อเลือกทางแยก: ก่อนอื่นให้ค้นหาจุดตรวจสอบที่กำหนดขึ้นสูงสุดในมุมมอง และเลือกห่วงโซ่ที่หนักที่สุดบนบล็อกหลังจาก จุด.

มีข้อดีสองประการในการทำเช่นนี้ ประการแรกคือ ตราบใดที่บล็อกใน FFG อยู่ก่อนถึงด่านสุดท้ายพวกเขาจะได้รับการยืนยันและไม่มีความเป็นไปได้ที่จะถูกล้มล้าง ประเด็นที่สองคือการรักษาความปลอดภัยของบล็อกที่ได้รับการยืนยันนั้นกำหนดให้นักขุดต้องมอบปริมาณงานของพวกเขาไปยังบล็อกอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเพื่อจูงใจนักขุด จำเป็นต้องมีรางวัลการขุดมากขึ้น ใน FFG ตราบเท่าที่ยังเป็นบล็อกสุดท้าย ทั้งหมดได้รับการยืนยันแล้ว และไม่มีความจำเป็นสำหรับผู้ขุดในภายหลังที่จะใช้ปริมาณงานเพื่อเพิ่มความปลอดภัยของบล็อกที่ได้รับการยืนยัน ดังนั้นรางวัลการขุดจึงลดลงและลดอัตราเงินเฟ้อได้

(4) ควบคุมพฤติกรรมโหนดผ่านกลไกการให้รางวัลและการลงโทษ

นอกจากบทบาทของการสร้างบล็อกแล้ว โหนดการตรวจสอบ POS ยังทำหน้าที่ในการตรวจสอบบล็อกอีกด้วย และโหนดเหล่านี้ยังต้องออนไลน์ตลอดเวลาเพื่อทำงานที่ได้รับมอบหมายให้เสร็จสิ้น

น้ำหนักของการโหวตของผู้ตรวจสอบจะขึ้นอยู่กับขนาดของโทเค็นที่เดิมพัน ทุกครั้งที่ผู้ตรวจสอบความถูกต้องบรรจุบล็อกได้สำเร็จ พวกเขาจะได้รับรางวัลระบบ Ethereum 2.0 ตามสัดส่วนของ TOKEN ที่พวกเขาถืออยู่ หากผู้ตรวจสอบความถูกต้องส่วนใหญ่ปฏิเสธบล็อกที่พวกเขาสร้างขึ้น ผู้ตรวจสอบความถูกต้องก็เสี่ยงที่จะสูญเสียโทเค็นที่เดิมพันไป ในเวลาเดียวกัน หากตัวตรวจสอบความถูกต้องไม่ปฏิบัติตามความรับผิดชอบในการลงคะแนนเสียงบนบล็อก Ethereum ที่สัญญาไว้จะถูกตัดออก หากยอดคงเหลือของโหนดตัวตรวจสอบความถูกต้องลดลงต่ำกว่าเกณฑ์การตรวจสอบ พวกเขาจะถูกขับออกจากกลุ่มโหนดตัวตรวจสอบความถูกต้องและ ไม่สามารถเข้าร่วมในการตรวจสอบต่อไปได้ ดังนั้น CASPER จึงบังคับให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องดำเนินการอย่างซื่อสัตย์และปฏิบัติตามกฎที่เป็นเอกฉันท์ผ่านระบบการให้รางวัลและการลงโทษ

2.3.2 ห่วงโซ่สัญญาณ

การสื่อสารข้ามชาร์ดจำเป็นต้องเสร็จสิ้นด้วยความช่วยเหลือของบีคอนเชน เนื่องจากชาร์ดไม่มีข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับชาร์ดอื่นๆ และสามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับชาร์ดอื่นได้โดยการลิงก์ข้ามไปยังบีคอนเชน ใน Ethereum 2.0 แต่ละ Shard จะมีคณะกรรมการตรวจสอบความถูกต้องที่ตรวจสอบบล็อก และสมาชิกของคณะกรรมการจะต้องเขียนข้อมูลที่ตรวจสอบได้เกี่ยวกับ Shard (เช่น Merkle root) บน beacon chain ซึ่งกำลังเชื่อมขวาง เมื่อบล็อกเชนบีคอนเสร็จสิ้น บล็อกชาร์ดที่สอดคล้องกันจะถือว่าเสร็จสิ้น และชาร์ดที่เหลือจะมั่นใจได้ว่าสามารถพึ่งพาธุรกรรมข้ามชาร์ดได้ หากสมาชิกของคณะกรรมการตรวจสอบความถูกต้องไม่สามารถบรรลุฉันทามติเกี่ยวกับความถูกต้องของลิงก์ข้ามได้ ดังนั้นการตรวจสอบความถูกต้องที่ผิดพลาดจะถูกเฉือนออก

(1) รับประกันการสุ่มของผู้ตรวจสอบชิ้นส่วน

เป็นการยากที่จะสร้างการสุ่มที่ดีในระบบบล็อกเชน และข้อกำหนดหลักของโปรโตคอลการพิสูจน์การเดิมพันคือแหล่งที่มาของการสุ่ม ซึ่งจะต้องมีการกระจาย ตรวจสอบได้ คาดเดาไม่ได้ และไม่สามารถยึดครองได้ Fragments นั้นควบคุมได้ง่ายขึ้นโดยนักขุดที่ประสงค์ร้าย เนื่องจากผู้โจมตีต้องการพลังแฮช 1/N เพื่อควบคุม Shard อย่างเต็มที่ ดังนั้นสำหรับระบบ sharding จึงจำเป็นต้องมีการสุ่มที่ดีเพื่อป้องกัน shards เฉพาะจากการถูกโจมตีทีละรายการ beacon chain มีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดเตรียมการสุ่มนี้ให้กับส่วนที่เหลือของระบบ ใน Ethereum sharding การสร้างตัวเลขสุ่มปัจจุบันทำได้โดย beacon chain ผ่านโครงสร้าง RANDAO

ตัวตรวจสอบให้ "หัวหอมแฮช" โครงสร้าง RANDAO เป็นวิธีการสังเคราะห์อาร์เรย์สุ่มเดียวจากผู้เข้าร่วมจำนวนมากให้เป็นหมายเลขเอาต์พุตเดียว เพื่อป้องกันไม่ให้นักแสดงคนใดคนหนึ่งจัดการกับการสุ่มอย่างมีนัยสำคัญ ผู้พัฒนาจึงใช้แผนการเปิดเผย เมื่อตัวตรวจสอบความถูกต้องลงทะเบียน จะมีค่าการผูกมัดที่เป็นผลมาจากหลายแฮชของตัวเลขเดิมที่เลือก ทุกครั้งที่มีการเลือกผู้ผลิตบล็อกในคณะกรรมการ มันจะลอกชั้นของ "หัวหอม" หนึ่งชั้นหรือมากกว่านั้นออกโดยการให้ภาพก่อนหน้าของหมายเลขที่เปิดเผยล่าสุด คนอื่นๆ สามารถตรวจสอบได้ว่าการดำเนินการนี้ถูกต้อง ดังนั้นผู้เสนอจึงไม่สามารถโกงระบบด้วยการเปลี่ยน nonce เพียงครั้งเดียว ผู้ผลิตบล็อกจึงสุ่มเลือกผู้เสนอบล็อกตามการสุ่มภายในโปรโตคอลที่อธิบายไว้ข้างต้น

ในฟังก์ชันโปรโตคอล casper แต่ละส่วนของ beacon chain จะเลือกคณะกรรมการตรวจสอบและเลือกตัวตรวจสอบบล็อก ฯลฯ ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับการสุ่มที่มาจากโครงสร้าง RANDAO

(2) เป็นจุดยึดของแต่ละส่วนผ่านการเชื่อมโยงข้ามเพื่อให้เกิดการสื่อสารข้ามส่วน

คำอธิบายภาพ

(รูปมาจาก Ethereum 2.0 กำลังจะมา ไม่รู้แคสเปอร์ยัง?)

จำนวนเศษในข้อเสนอใหม่ของ Ethereum 2.0 ลดลงจาก 1,024 เหลือ 64 ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของการคำนวณ และรอบฉันทามติสำหรับการเชื่อมโยงข้ามจะลดลงจากยุคหนึ่งเป็นหนึ่งสล็อตเพื่อลดเวลาหน่วงของการข้าม ธุรกรรมเศษ

ในการสื่อสารแบบสองทาง เมื่อสัญญาบนชาร์ด B เป็นกรณีที่ดีที่สุดที่ไม่ต้องส่งข้อความตอบกลับ ยังต้องใช้รอบฉันทามติ 4 รอบจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ดังที่แสดงในกระบวนการในรูปที่ 1 ถึง 4 ด้านล่าง ผู้ใช้สามารถยืนยันได้ว่ากระบวนการสื่อสารเสร็จสิ้นหลังจากสิ้นสุดระยะเวลา 3 ช่วงเท่านั้น เนื่องจากผู้ใช้สามารถเห็นได้ว่าเศษ B ได้ทำฉันทามติเกี่ยวกับข้อมูลที่ตรวจสอบได้เสร็จสิ้นก่อนที่เศษ A จะได้รับข้อมูลและหลักฐานของเศษ B ที่ตรวจสอบได้ เนื่องจากระยะเวลาที่เป็นเอกฉันท์ของ ETH 2.0 คือ 12 วินาที ผู้ใช้ชาร์ด A ต้องรอ 12 *3=36 วินาทีจึงจะเห็นผลลัพธ์ และหากต้องการค้นหาผลลัพธ์ในชาร์ด A พวกเขาต้องรอ 12*4=48 วินาที .

2.3.3 การเชื่อมโยง

สะพานคือการโยกย้าย ETH บน Ethereum 1.0 ไปยัง Ethereum 2.0

ผู้ถือ Ethereum 1.0 ETH ที่มีอยู่ในรูปแบบ one-way bridge สามารถเผาการถือครองของพวกเขาเพื่อแลกกับจำนวน ETH 2.0 ETH ที่เทียบเท่า ซึ่งจะถูกสร้างขึ้นและล็อคไว้ในสัญญาฝาก Beacon Chain แต่ไม่สามารถคืนได้ วิธีการเชื่อมต่อนี้จะทำให้เกิดปัญหาด้านสภาพคล่องของ Validator และที่สำคัญอาจทำให้เกิดปัญหาการทดแทนระหว่าง Ethereum 1.0 และ Ethereum 2.0 ก่อนที่จะเกิดสะพานสองทางการแลกเปลี่ยนมีแนวโน้มที่จะมีทั้งเหรียญสองเหรียญ การเชื่อมโยงสองทางจะไม่มีปัญหานี้ แต่การเชื่อมโยงสองทางเป็นกลไกฉันทามติที่แนบแน่น การโจมตีและปัญหาในห่วงโซ่ทั้งสองจะส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อื่นๆ การพัฒนาข้อตกลงจะต้องยุ่งยากมาก

ด้านล่างนี้คือข้อดีและข้อเสียบางประการของสะพานทางเดียวและสองทางที่ระบุไว้ใน EthHub เป็นที่น่าสังเกตว่าข้อดีของการต่อทางเดียวส่วนใหญ่เป็นเรื่องทางเทคนิค ในขณะที่ข้อเสียคือประหยัดเป็นหลัก กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทางเลือกระหว่างสะพานทางเดียวและสะพานสองทางเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความท้าทายทางเทคนิคและเศรษฐกิจ

ขณะนี้มีสองเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับการเชื่อมโยงแบบสองทาง หนึ่งคือ สร้าง light node ของ Ethereum 2.0 ที่ด้านบนของ Ethereum 1.0 อีกทางหนึ่งคือใช้โหนดทั้งหมดของ Ethereum 2.0 ที่ด้านบนของ Ethereum 1.0

ชื่อระดับแรก