ชื่อเดิม: "หลักฐานของ Ethereum ทำงานอย่างไร" โดย Patrick McCorry

การแปลต้นฉบับ: 0x เฟลิกซ์

พิสูจน์อักษรต้นฉบับ: Franci, ECN

Ethereum มาถึงหนึ่งในเหตุการณ์สำคัญที่รอคอยมานาน นั่นคือการควบรวมกิจการ! นี่เป็นช่วงเวลาที่สำคัญมาก หลังจากเจ็ดปีแห่งการทำงานอย่างหนัก ชุมชน Ethereum ก็ได้แทนที่กลไกการพิสูจน์การทำงานด้วยโปรโตคอลฉันทามติที่พิสูจน์ได้ว่ามีส่วนได้ส่วนเสีย ผลกระทบในทันทีคือการลดการใช้พลังงานของเครือข่ายลง 99.95% คิดเป็นเพียง 0.02% ของการใช้ไฟฟ้าทั่วโลก นี่คือผลลัพธ์ที่ควรค่าแก่การฉลอง!

นอกจากนี้ยังมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคมากมายที่เกิดจากการอัปเกรด แต่ชุมชนส่วนใหญ่ไม่ชัดเจน ถึงเวลาสำหรับเนื้อหาที่เข้าถึงได้มากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานของ Proof-of-Stake เหตุใดจึงสำคัญ และฟีเจอร์ที่น่าตื่นเต้นกำลังจะมา — โดยเฉพาะอย่างยิ่งตอนนี้ที่ Proof-of-Stake กำลังปกป้องทรัพย์สินหลายแสนล้านดอลลาร์

เพื่อสนับสนุนความพยายามนี้ เราได้เตรียมชุดบทความที่อธิบายถึงโปรโตคอลการพิสูจน์การมีส่วนได้ส่วนเสีย โดยมุ่งเป้าไปที่นักวิจัย นักพัฒนา และผู้ใช้ปลายทางที่สนใจในเทคโนโลยีนี้ ในช่วงสองสัปดาห์ เราจะเผยแพร่บทความต่อไปนี้และอัปเดตลิงก์ที่เกี่ยวข้อง:

- การออกแบบโมดูลาร์และบล็อกเชนสองตัว

- ยุค สล็อต และบล็อกบีคอน

- พยานผู้ตรวจสอบความถูกต้องและโปรโตคอลการลงคะแนนเสียง

- การชดเชยและการลงโทษ

- Proof-of-Stake ของ Ethereum บรรลุเป้าหมายหรือไม่?

นอกจากนี้ ยังครอบคลุมบางหัวข้อต่อไปนี้:

- ขั้นตอนการลงทะเบียนและการถอนเงิน

- บทลงโทษการกระทำผิด

- บทบาทของผู้รวบรวมและคณะอนุกรรมการ

- การโจมตีด้วยวงสวิง (ไม่ได้เผยแพร่)

- ซิงค์บอร์ด (ยังไม่ได้เผยแพร่)

เราหวังว่าบทความเหล่านี้จะช่วยให้คุณเข้าใจวิธีการทำงานของโปรโตคอล Proof-of-stake และใช้เป็นความรู้เบื้องต้นก่อนที่คุณจะดำดิ่งสู่รหัสลูกค้าที่เป็นเอกฉันท์ในระหว่างการพัฒนา

ขอขอบคุณทีมงาน Teku โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Ben Edington และ Mikhail Kalinin ที่อดทนตอบคำถามของฉัน

การออกแบบโมดูลาร์และบล็อกเชนสองตัว

สงครามขนาดบล็อกในท้ายที่สุดคือการต่อสู้เพื่อการกระจายอำนาจ - ควรมีราคาไม่แพงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หรือไม่? หรือควรตรวจสอบได้มากที่สุด?

การแสวงหาความสามารถในการปรับขนาดของบล็อกเชนทำให้ชุมชนเสนอข้อเสนอที่ทะเยอทะยานมากมายในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา หัวใจของปัญหาคือการแลกเปลี่ยนขั้นพื้นฐาน:

- ความสามารถในการจ่าย: ขนาดของจำนวนผู้ใช้ที่สามารถทำธุรกรรมบนเครือข่ายได้

- ความสามารถในการตรวจสอบได้: จำนวนผู้ใช้ที่มีความต้องการสูง เช่น ฮาร์ดแวร์และแบนด์วิธเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของธุรกรรมแบบเรียลไทม์

ระบบบล็อกเชนสมัยใหม่หลายระบบให้ความสำคัญกับความสามารถในการจ่ายและจำนวนผู้ใช้สูงสุดเหนือสิ่งอื่นใด โดยถือว่าผู้ให้บริการเครือข่ายเต็มใจที่จะพยายามอย่างเต็มที่เพื่อช่วยให้สิ่งนี้เกิดขึ้น สมมติฐานที่ว่าผู้ดำเนินการควรทำงานอย่างหนัก มีแนวโน้มที่จะรวมศูนย์ระบบบล็อกเชน เนื่องจากลดจำนวนผู้ที่สามารถเข้าร่วมเป็นผู้ดำเนินการได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายที่กำหนดให้ผู้ให้บริการต้องซื้อฮาร์ดแวร์จากผู้ผลิตที่ได้รับอนุมัติ

ไม่ใช่ว่าการออกแบบบล็อกเชนสมัยใหม่นั้นผิด แต่จนถึงตอนนี้ก็ยังไม่มีใครได้รับความสนใจเช่นเดียวกับ Bitcoin หรือ Ethereum หนึ่งในเหตุผลที่โดดเด่นในความเห็นของเราคือการแลกเปลี่ยนขั้นพื้นฐานนี้ นี่เป็นหัวใจสำคัญของการถกเถียงเรื่องขนาดบล็อกของ Bitcoin โดยชุมชนจะตัดสินใจจัดลำดับความสำคัญว่าใครสามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของเครือข่ายได้ในระยะยาว

หวังว่าจะเหมือนกับ Ethereum ที่สามารถจ่ายได้ในระดับอื่นด้วย Lightning Network, Sidechains หรือ Rollups ชุมชน Ethereum แผนการทำงาน และคุณค่าล้วนมาจากพื้นหลังเดียวกัน ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ Ethereum มีสัญญาทางสังคมที่ฝังแน่นซึ่งช่วยให้ชุมชนสามารถเปลี่ยนแพลตฟอร์มพื้นฐานเพื่อเอาชนะภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ได้

หากมีประเด็นเดียวที่ไม่เกี่ยวข้องกับ Proof of Stake แสดงว่าเมตริก TPS ไม่มีความหมายในบริบทของเครือข่ายแบบกระจายอำนาจ ความสามารถในการปรับขนาดไม่ได้เป็นเพียงการเพิ่มปริมาณงานโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายใด ๆ แต่ควรกำหนดดังต่อไปนี้:

"การเพิ่มปริมาณงานของธุรกรรมในขณะที่ยังคงปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านการประมวลผล แบนด์วิธ และสตอเรจที่จำเป็นสำหรับการรันโหนดที่ตรวจสอบความถูกต้องอย่างสมบูรณ์"

ในฐานะผู้อ่าน การสนทนานี้อาจดูแปลก ทำไมเราถึงพูดถึงความสามารถในการปรับขนาดของบล็อคเชน? สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับ Proof of Stake อย่างไร ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการอัปเกรดไม่ได้เพิ่มปริมาณงานของธุรกรรมทันทีในทางที่มีความหมาย การสนทนานี้จึงดูนอกประเด็นไปเสียอีก เหตุผลก็คือการอัปเกรดนี้ถูกประเมินต่ำเกินไปในความสามารถในการวางรากฐานสำหรับโซลูชันการปรับขยายในอนาคต

Monolithic Blockchain ไปจนถึง Modular Blockchain

โมเดลความคิดใหม่ - ผู้เข้าร่วมฉันทามติไม่จำเป็นต้องทำงานหนักทั้งหมด พวกเขาเพียงแค่ตรวจสอบและยอมรับว่างานนั้นถูกต้อง

ไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วไม่กี่ปีหลังจากสงครามขนาดบล็อก ตอนนี้ เรามีเงื่อนไขที่ดีกว่าว่าภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ส่งผลต่อการออกแบบระบบบล็อกเชนอย่างไร กล่าวคือ บล็อกเชนขนาดใหญ่หรือการออกแบบโมดูลาร์

บล็อกเชนประเภทเดียว นี่คือโปรโตคอลบล็อกเชนและกลไกการใช้งานที่พยายามค้นหาวิธีแก้ปัญหาทั่วไปสำหรับปัญหาคอขวดของฮาร์ดแวร์ทั้งหมด เช่น วิธีดำเนินธุรกรรม วิธีเผยแพร่ข้อมูล และวิธีจัดเก็บฐานข้อมูล ผู้ให้บริการเครือข่ายที่เข้าร่วมต้องดำเนินการยกของหนักทั้งหมดและดำเนินการดำเนินการแบบเสาหินทั้งหมด ซึ่งจำกัดอย่างมากว่าใครสามารถเข้าร่วมในระเบียบการฉันทามติ

การออกแบบแบบโมดูลาร์กำหนดทรัพยากรใหม่เป็นเลเยอร์ ทำให้ทีมสามารถสร้างซอฟต์แวร์เพื่อแก้ปัญหาในแต่ละเลเยอร์ได้

เลเยอร์แบบฟอร์มทรัพยากร หนึ่งในแรงผลักดันสำคัญที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบการพิสูจน์การเดิมพันของ Ethereum และแผนงานระยะยาวคือคำจำกัดความของทรัพยากรแต่ละรายการว่าเป็นระดับใหม่ ปัญหาสามารถแยกออกจากกันและเป็นอิสระจากกัน ทำให้ทีมสามารถสร้างไคลเอ็นต์ซอฟต์แวร์ใหม่เพื่อแก้ปัญหาเฉพาะแต่ละปัญหาได้ สิ่งนี้เรียกว่าการออกแบบบล็อกเชนแบบโมดูลาร์

บางทีความเข้าใจที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับวิธีการแบบโมดูลาร์ก็คือวิธีการเปลี่ยนการรับรู้ของผู้เข้าร่วมที่เป็นเอกฉันท์ มันไม่เกี่ยวกับการทำให้พวกเขาอยู่เหนือภาระงานอีกต่อไป แต่จะมุ่งเน้นไปที่:

“จำนวนงานขั้นต่ำที่ผู้เสนอบล็อกต้องทำคือเท่าใด เป็นไปได้ไหมที่จะทำงานหนักโดยไม่จำเป็นทั้งหมดที่อื่น”

คำตอบคือใช่

ตัวตรวจสอบทำหน้าที่เป็นไคลเอ็นต์แบบไลท์ โปรโตคอล Blockchain ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อเพิ่มงานของผู้ให้บริการเครือข่ายให้สูงสุดอีกต่อไป ความจริงแล้วตรงกันข้าม ผู้ให้บริการเครือข่าย (Validator) ควรเป็นไคลเอ็นต์แบบไลท์ (Light Client) เพียงแต่ต้องตรวจสอบและยืนยันงานที่เคยทำที่อื่น

นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันชอบชื่อ "ผู้ตรวจสอบความถูกต้อง" เป็นการส่วนตัว งานเดียวของพวกเขาคือการตรวจสอบ เข้าถึงฉันทามติ (ฉันทามติ) และท้ายที่สุดรักษาความปลอดภัยให้กับทรัพย์สินของผู้ใช้ทั้งหมดที่จัดเก็บไว้ในฐานข้อมูล Ethereum ในระยะยาว การเข้าร่วมควรต้องใช้ฮาร์ดแวร์ที่มีจำหน่ายทั่วไปและการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่ดีเท่านั้น

นอกจากนี้ ด้วยการทำให้โปรแกรมตรวจสอบความถูกต้องเป็นไคลเอนต์ที่มีน้ำหนักเบา ในที่สุดก็อาจระบุถึงลักษณะที่เห็นแก่ผู้อื่นของการเรียกใช้ซอฟต์แวร์โหนดได้ ผู้ใช้สามารถรับเงินสำหรับการตรวจสอบ blockchain และตรวจสอบความถูกต้องในแบบเรียลไทม์ได้ในที่สุด นอกจากนี้ เราสามารถตรวจสอบได้ว่าพวกเขากำลังทำงานอยู่หรือไม่

สองบล็อกเชน

การควบรวมกิจการเป็นก้าวแรกในการย้ายข้อมูลจำเพาะของ Ethereum ไปสู่การออกแบบโมดูลาร์

มันแยกความเห็นพ้องกันทั่วโลกของการสั่งซื้อธุรกรรมออกจากการดำเนินการธุรกรรมในที่สุด พร้อมกันนั้น ยังแนะนำสองบล็อกเชนใหม่:

1) ใช้ blockchain Ethereum blockchain ดั้งเดิมที่จัดการธุรกรรมที่ผู้ใช้สร้างขึ้นและการดำเนินการตามสัญญาอัจฉริยะ บางครั้งเรียกว่า ETH 1 blockchain

2) บล็อกเชนฉันทามติ บล็อกเชนที่อุทิศให้กับชั้นฉันทามติ มีหน้าที่รับผิดชอบในการตัดสินใจเลือกเชนมาตรฐานที่ดำเนินการบล็อกเชน และบันทึกการถอดความของหลักฐานการถือหุ้น บางครั้งเรียกว่าบีคอนบล็อกเชน

ลูกค้าซอฟต์แวร์สองราย โมดูล PoW ของ Proof-of-work และโดยทั่วไปแล้วโค้ดใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการตัดสินใจในสายมาตรฐานสามารถลบออกจากซอฟต์แวร์โหนด Ethereum ดั้งเดิมได้ สภาพแวดล้อมการดำเนินการทั้งหมดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและตอนนี้เรียกว่าไคลเอนต์การดำเนินการ ในการดึงห่วงโซ่การดำเนินการตามรูปแบบบัญญัติ จะทำการสำรวจซอฟต์แวร์ไคลเอ็นต์ที่จัดการชั้นฉันทามติ ("ไคลเอนต์ฉันทามติ") สำหรับบล็อกใหม่

เนื่องจากการนำบล็อกเชนและไคลเอนต์ไปใช้ส่วนใหญ่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง บทความของเราจะมุ่งเน้นไปที่การใช้ชั้นฉันทามติของโปรโตคอลการพิสูจน์การเดิมพัน

ระบบนิเวศหลายลูกค้า จากผลของการแบ่งแยกที่อธิบายไว้ข้างต้น มีหลายทีมที่พยายามอย่างอิสระในการแก้ปัญหาที่เป็นเอกฉันท์หรือการดำเนินการ แน่นอน ในทั้งสองกรณี พวกเขาต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วไป แต่มีอิสระที่จะทดลองกับรายละเอียดการใช้งาน ขณะนี้มีระบบนิเวศหลายไคลเอนต์ที่เจริญรุ่งเรือง (และได้รับการสนับสนุนอย่างดีอย่างน่าประหลาดใจ) ตัวอย่างเช่น ลูกค้าที่เป็นเอกฉันท์ ได้แก่ Teku และ Prysm ในขณะที่ลูกค้าดำเนินการ ได้แก่ Geth, Erigon และ Nethermind

ผู้ตรวจสอบความถูกต้องได้รับการสนับสนุนให้เรียกใช้ไคลเอ็นต์ที่เป็นเอกฉันท์และการดำเนินการที่แตกต่างกัน นี่เป็นด่านแรกในการป้องกันข้อบกพร่องระดับฉันทามติ ด้วยความหวังว่าข้อบกพร่องเดียวกันนี้จะไม่ทำซ้ำในการติดตั้งใช้งานอิสระหลายรายการ แนวทางปฏิบัติด้านวิศวกรรมซอฟต์แวร์นี้เรียกว่าการเขียนโปรแกรม "เวอร์ชัน N"

เขียนในตอนท้าย

เขียนในตอนท้าย

ผู้อ่านที่ระมัดระวังอาจสังเกตเห็นการใช้ชั้นความพร้อมใช้งานของข้อมูล การดำเนินการ และการตั้งถิ่นฐานที่นี่ แต่ Ethereum ที่พิสูจน์การครอบครองได้วางรากฐานสำหรับชั้นฉันทามติและการดำเนินการ

แผนงานระยะยาวมุ่งสู่:

ฉันทามติ → ความพร้อมใช้งานของข้อมูล ผู้ตรวจสอบความถูกต้องทั้งหมดได้รับความเห็นพ้องต้องกันในการจัดลำดับข้อมูล และโปรโต-แดนส์ฮาร์ดดิ้งจะช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับบทบาทนี้

Rollups → ชั้นการดำเนินการ Rollups จะถือว่าบทบาทของชั้นการดำเนินการ

ETH 1 →ชั้นการชำระบัญชี Ethereum blockchain ดั้งเดิมเป็นรากฐานของความไว้วางใจที่รักษาความปลอดภัยสินทรัพย์ที่ผู้ใช้กำหนดทั้งหมด

ระบบการตั้งชื่อนี้อาจสร้างความสับสนได้ ขึ้นอยู่กับการทำซ้ำในอนาคตของโปรโตคอล Ethereum ตอนนี้เราเรียกมันง่ายๆ ว่าเลเยอร์ฉันทามติและการบังคับใช้ - เนื่องจากได้รับการนำไปใช้และปรับใช้แล้ว