ETH2.0 都要來了你還不知道Casper 嗎？ （二）
在在中，我們介紹了Vitalik原始論文中的Casper FFG，其借助PoS對PoW產生的區塊進行確認來提高系統的安全性，但這只是一種過渡的方案，在以太坊2.0中會使用一個純PoS的Casper協議，這篇文章中將為大家介紹在以太坊2.0中將要使用的Casper協議。
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首先我們看看以太坊2.0的架構是什麼樣子，如圖1所示，在以太坊2.0中會有一條稱之為Beacon chain的主鏈，其通過PoS的Casper產生。在beacon chain下，存在1024個分片，每個分片可以獨立地處理數據。
圖片描述
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用戶想要成為Validator，首先要向以太坊1.0中的一個特殊合約發送一筆交易抵押一定數量的ETH（目前最小值為32ETH），然後用戶會得到關於這筆交易的一個證明。用戶通過向以太坊2.0展示這個證明，在驗證通過後成為Validator，如圖2所示：圖片描述
圖片描述圖片描述完整的Merkle樹的證明，就可以驗證這幣交易的合法性。通過驗證的用戶成為以太坊2.0中的Validator。
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以太坊2.0中Capser的出塊過程
在上一篇文章中，我們介紹的Casper是通過PoW進行出塊，使用PoS對區塊進行最終的確定。因此，純PoS的Casper一個需要解決的問題是如何產生區塊。在正式介紹協議過程前，我們先明確幾個定義：
Validators 集合： V = V1 … Vn，假設每個Validator擁有相同的stake；
圖片描述
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圖3 以太坊2.0中Casper共識過程
1、每一個epoch開始，通過隨機數生成器產生隨機數，將Validator集合V平均分為64份，得到S1、S2，…，S64。5、對於每一個slot i，Si中除proposer_i 外的剩餘Validator在收到了slot i的block（B_i）或等待了3s後，其公佈一個在他看來的當前鏈的頭部。
LMD GHOST（Lastest Message Driven GHOST）
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在介紹這種新的最優鏈選擇算法之前，讓我們回憶一下以太坊1.0的最優鏈選擇算法——GHOST。 GHOST算法的主要思想是，對於一條區塊鏈因為時間延遲和惡意節點的存在會產生許多的分叉，當發現分叉時，選擇子樹的總Difficulty最大作為最優鏈，如圖4所示：
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GHOST協議在在PoW協議中是沒有問題，但是PoS協議天然受到Lang Range 攻擊的影響，即攻擊者可以通過少量資金購買曾經擁有大量stake但是目前為空的賬戶，回到過去，在過去的位置進行分叉產生大量的非法的區塊，GHOST協議將無法保證系統的安全性。如圖5所示：圖片描述
圖片描述
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圖5：Lang Range
攻擊攻擊者通過在過去位置產生黃色的區塊，子樹B的總Difficulty為10，紫色區塊將成為最優鏈上的點。雖然在投票前需要抵押token，但是在贖回自己的token後，攻擊者就可以在其還是Validator的epoch中肆意妄為，不擔心token會被罰沒。
2、M=[M1,…,因此，為了解決這個問題，以太坊2.0設計了一個新的算法——LMD GHOST（Lastest Message Driven GHOST）。 LMD GHOST的主要思想是，對一條存在分叉的鏈，在找尋鏈的頭部過程中，當其遇到分叉點時，選擇當前epoch中Validator支持多的那棵子樹。協議的主要過程為：
對於一條存在分叉的鏈：
1、H等於創世區塊；
Mn] 是Validator的最新消息；
至此我們已經介紹鏈以太坊2.0中的Casper如何進行出塊，接下來將是最後一個部分，如何對候選區塊進行最終的確認。
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區塊確認在上一篇文章中，我們解釋了justified和finalized的checkpoint，finalized的checkpoint之前的節點被最終確認。概括的說，以太坊2.0中的Casper將每個epoch當成一個checkpoint，attestation對checkpoint進行投票，進而確定checkpoint的justified和finalized狀態，確定justified和finalized的核心邏輯和上文中描述的類似。接下來，來說明一下block如何進入到justified和finalized狀態。
如何justify block現在Casper將一個epoch分成64個slot，最後一個slot稱之為epoch_boundary_slot，用它的hash寫作epoch_boundary_hash代表一個epoch，將一個epoch看作一個checkpoint。讓鏈維護一個map，我們叫他justified_hashes，存儲的格式是
。為Validator 的attestation增加兩個字段epoch_boundary_hash（上一個epoch中slot最小的block的hash） 和latest_justified_hash（epoch_boundary_hash引用區塊中的justified_hash epoch最新的block的hash），只有當attestation中的latest_justified_hash 等於justified_hashes中的slot最新的hash，這個attestation才合法。
加入justified_hashes。
如何finalize block
一個epoch_boundary_block成為justified的條件是超過2/3的Validator在其attestation中epoch_boundary_hash指向該block，當一個block被含在justified_hashes中表示，該block是justified，並且證明該block已經是justified的狀態被記錄到了鏈上。
如何finalize block
在確認了justified的狀態後，下一步需要確定如何讓block進入finalize狀態。
如果B4和B3在justified_hashes中，投票給B4作為epoch_boundary_block的attestation選擇B3作為latest_justified_hash，finalize B3。二級標題
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其他的一些小事
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其他的一些小事
為了Casper完整的運行，還有一些小事需要解決，由於篇幅比較短小我們放在一起來說吧。
懲罰條件
為了抵禦noting at stake攻擊，用戶通過抵押token成為Validator進行PoS，當Validator非法操作時，沒收其抵押的token，來防止壞人作惡。 Validator的懲罰條件為：
1、同一個Validator不能在相同的epoch中發出兩個不同的attestation。 2、同一個Validator不能發出兩個attestation，他們的epoch_boundary_block 分別為t1和t2，latest_justified_hash 為s1和s2，且s1
這個懲罰條件和上一篇文章中的懲罰條件是相同的。
Validator更換條件
dynasty(B)表示從block B開始到創世區塊之間，finalized epoch的個數。兩個dynasty之間可以更換1/64的Validator。
