Giải thích chi tiết về sự đồng thuận của Ethereum PoS Gasper: Hiện tại Ethereum hoạt động như thế nào?

区块律动BlockBeats

特邀专栏作者

2022-10-13 13:40

Bài viết này có khoảng 1880 từ, đọc toàn bộ bài viết mất khoảng 3 phút

Giới thiệu về cơ chế cơ bản của sự đồng thuận Ethereum PoS

Tác giả gốc: @LuozhuZhang

Biên dịch gốc: 0x711, BlockBeats

Như chúng ta biết,Giao thức đồng thuận của PoS Ethereum là "Gasper", được xây dựng bằng cách áp dụng Casper FFG (Công cụ cuối cùng) trên LMD-GHOST (Quy tắc lựa chọn ngã ba). Vì vậy, nếu bạn muốn hiểu giao thức đồng thuận Ethereum hoàn chỉnh, bạn phải hiểu hai phần này (Casper + Ghost). Thêm vào đó, các thiết kế thực sự thú vị. Tôi dự định sắp xếp nền tảng và sự phát triển của hai giao thức này, cũng như quy trình làm việc đơn giản của chúng.

Ba trường thuật toán đồng thuận PoS như sau:

1.Nakamoto-inspired（Peercoin）

2.PBFT-inspired（Tendermint、Casper FFG）

3.CBC Casper

PoS lấy cảm hứng từ Nakamoto là một thuật toán dựa trên chuỗi mô phỏng khai thác trong PoW. Nó tạo ra các khối mới bằng cách chọn ngẫu nhiên các trình xác thực giả. nó vào năm 2012Giấy "Peercoin"Lần đầu tiên được đề xuất vào năm 2010, peercoin là loại tiền điện tử đầu tiên dựa trên sự đồng thuận bằng chứng cổ phần.

PoS lấy cảm hứng từ PBFT (nghĩa là kiểu BFT) dựa trên nhiều năm nghiên cứu về khả năng chịu lỗi của Byzantine (đặc biệt là pBFT). trong năm 2014Giấy "Tendermint"lần đầu tiên được đề xuất trong . Nói chung, các thuật toán này chọn một chuỗi duy nhất đại diện cho các giao dịch chính tắc trên sổ cái.

Casper kế thừa trực tiếp thuật toán BFT (chính xác hơn là pBFT) với một số sửa đổi. CBC Casper được đề xuất bởi @VladZamfir và có một số tài liệu hay giải thích nó đầy đủ hơn.

Hướng dẫn CBC Casper của thần V

Lịch sử của CBC Casper bởi VladZamfir

Video giới thiệu CBC Casper

Mặc dù Ethereum cuối cùng đã chọn Casper FFG thay vì CBC Casper, nhưng nghiên cứu về CBC Casper cũng rất có giá trị, chẳng hạn như quy tắc lựa chọn fork "LMD-GHOST" đáp ứng nhu cầu của Ethereum. Casper FFG của V God và Virgil Griffithtrình bày năm 2017, giới thiệu các khái niệm về biện minh và hoàn thiện, đồng thời giới thiệu các điều kiện cắt giảm và cơ chế xác minh động, đây là những tính năng rất quan trọng.

Casper FFG được sử dụng để đảm bảo "tính cuối cùng" (nghĩa là bảo mật), điều không tồn tại trong PoW. Nói một cách đơn giản, mỗi người xác thực sẽ bỏ phiếu cho điểm kiểm tra và sau hai vòng bỏ phiếu, điểm kiểm tra sẽ được "hoàn thiện" (vòng đầu tiên đang xác thực, vòng thứ hai đang hoàn thiện).

Tất cả các điểm kiểm tra đã hoàn thành trở thành chuỗi chuẩn (một phần của lịch sử chuỗi khối) và tất cả các nút trung thành đồng ý rằng họ sẽ không bao giờ đảo ngược chuỗi này. Các khối sau "điểm kiểm tra cuối cùng" có thể được phân nhánh theo ý muốn, nhưng các khối trước đó không được phép phân nhánh.

Ngoài việc đảm bảo tính bảo mật của blockchain thông qua "tính cuối cùng", Casper FFG cũng đưa ra các điều kiện cắt giảm để trừng phạt tất cả những người xác minh vi phạm quy tắc (điều này không thể thực hiện được trong thuật toán BFT truyền thống) và tất cả những người xác minh vi phạm quy tắc sẽ bị theo dõi và trừng phạt.

Ngoài ra, Casper FFG không có giấy phép (thuật toán BFT truyền thống yêu cầu xác thực giấy phép), pBFT duy trì sự đồng thuận thông qua danh sách và chỉ những người trong danh sách mới có thể trở thành người tham gia. Casper FFG đã xây dựng một cơ chế trình xác thực động và tất cả các trình xác thực đều có thể vào và thoát tự do. Casper FFG được sử dụng để đảm bảo "tính cuối cùng" và "an toàn". Nó chịu trách nhiệm xác nhận trạng thái cuối cùng của các khối, nhưng không chịu trách nhiệm tạo các khối mới, do đó, nó yêu cầu các quy tắc lựa chọn blockchain và fork cơ bản.

Quy tắc lựa chọn ngã ba được Ethereum sử dụng dựa trên GHOST, lần đầu tiên được xuất bản trongMột bài báo từ năm 2013đề xuất trong. Vào năm 2017, khi @VladZamfir đang làm việc trên CBC Casper, anh ấy đã cố gắng kết hợp GHOST với Casper, dẫn đến một biến thể "LMD-GHOST".

Chuỗi khối cho phép phân nhánh. Khi các nhánh khác nhau xuất hiện, chuỗi nào sẽ được chọn để tiếp tục thêm các khối mới tiếp theo cần có quy tắc lựa chọn phân nhánh. PoW sử dụng quy tắc chuỗi dài nhất. Ý tưởng là việc rèn chuỗi dài nhất đòi hỏi sức mạnh tính toán cao nhất, vì vậy chuỗi này là đáng tin cậy nhất. Vì vậy, khi tất cả những người khai thác thêm một khối mới, họ sẽ thêm khối đó vào chuỗi dài nhất theo mặc định.

Ý tưởng của GHOST tương tự như thế này. Nó chọn chuỗi có nhiều phiếu bầu nhất thay vì chuỗi có chiều cao dài nhất. LMD-GHOST đã thực hiện một số sửa đổi và chỉ xem xét phiếu bầu gần đây nhất (cái gọi là "Tin nhắn ít nhất Được thúc đẩy", LMD).

Quy tắc cho LMD-GHOSTThật đơn giản:

- từ khối genesis;

- Mỗi khi có ngã ba, chọn nhánh có nhiều phiếu bầu nhất;

- Lặp lại cho đến khi tìm thấy một lá khối;

- trả về người đứng đầu chuỗi;

Đây là sự phát triển của Casper FFG và LMD-GHOST và cách chúng hoạt động, chúng phối hợp với nhau để đảm bảo "an toàn" + "sự sống động". LMD-GHOST cho phép người đề xuất tạo một khối mới bất cứ lúc nào và khối mới sẽ được thêm vào chuỗi có trọng số lớn nhất theo quy tắc lựa chọn ngã ba (tức là hoạt động). Trong khi Casper FFG sẽ hoàn thiện chuỗi chuẩn dựa trên phiếu bầu của tất cả những người xác thực (hai vòng, hơn 2/3, bằng tiền gửi). Tất cả các nút trung thành chấp nhận chuỗi chuẩn theo mặc định, do đó đạt được bảo mật.