詳解信標鏈的替代性方案：基於累計式委員會的最終確定性模型

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特邀专栏作者

2021-10-08 11:01 (UTC+8)

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更快實現信標鏈最終敲定的替代性方案。

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更快實現信標鏈最終敲定的替代性方案。

來源| ethresear.ch

作者| Vitalik Buterin

這是對信標鏈提議的一個替代設計方案，信標鏈可以在比較遠的未來切換到這個模型(替代現在計劃的CBC)，它試圖提供以下一些關鍵特性：

➤ 在正常情況下，提供有意義的單個slot 的經濟確定性(即類似於Tendermint 的特性)

使得即使大多數驗證者參與合謀進行單個slot 的重組，執行的成本也比現在高得多，從而減少共識可提取價值(consensus-extractable value, CEV)

➤ 擺脫對LMD GHOST 分叉選擇的高度依賴，避免那些已知的缺陷，並需要引入複雜的混合分叉選擇規則，以修補這些缺陷。

預備知識

讓CONSENSUS成為一種異步安全的共識算法(例如，Tendermint、Casper FFG 等)。我們假設共識算法的設計是涉及slot 和view (查看視圖) 的，即它在每個固定時間段嘗試達成共識時。我們還假設它把加權的驗證者集(現有的拜占庭容錯共識算法要增加這一特性是很容易的) 作為輸入。

在下面的設計裡，我們修改CONSENSUS，使得在每次的查看中，要求做最終敲定的驗證者集都是不一樣的。也就是說，是把CONSENSUS而不是驗證者集作為函數get_validator_set(view_number: int) -> Map[Validator, int] (其中int 代表驗證者余額) 的輸入，該函數可以生成驗證者集的新查看視圖。 get_validator_set應該具有這樣的特性，驗證者集從一個視圖到下一個視圖最多變化1/r，其中r (r=65536 ) 是複原週期長度。更形式化來說，我們希望是這樣：

其中，|x|返回的是x 值的絕對值之和，而diff 返回的是每個鍵值相減後的值(例如，diff({a: 0.1, b:0.2}, {b:0.1, c:0.3}) = {a: 0.1, b: 0.1, c: -0.3})。

在實踐中，相鄰的兩個驗證者集間的差值會包括現有驗證者被扣除的餘額，而新加入的驗證者的比率與被扣除餘額的比率相等。

機制

我們使用兩級分叉選擇：

➤ S選擇LATEST_FINALIZED_BLOCK (最新被敲定的區塊)

➤ 從LATEST_FINALIZED_BLOCK 開始，使用其他的分叉選擇(例如LMD GHOST) 來選擇區塊頭

圖片描述

注意：slot 應該總是等於當前的視圖編號加上之前每個成功最終敲定的驗證者集的視圖編號之和。

我們有以下的懲罰：

一級標題

FFG 替代方案：單個- slot-epoch 的Casper FFG

上述設計的一個替代方案是使用Casper FFG，但要讓epoch 的長度等同於slot。 Casper FFG 的工作機制是不一樣的，因為它不試圖防止同一個委員會對一個區塊及其子孫區塊做最終敲定。為了適應這種差異，我們需要執行(i) 1/4 的安全閾值而不是1/3，(ii) 這樣一條規則：如果一個slot 做最終敲定，驗證者集最多替換1/4 而不是完全替換。

特性"一級標題

特性

如果一個區塊被最終敲定了，其競爭區塊如果要被最終敲定的話，需要發生以下其中一種情況：

➤ 某個委員會(committee) 出現問題了，≥1/3 的驗證者因為雙重最終敲定另一個區塊而被罰沒

➤ 最新近的委員會離線了，在經過r/3 個slot 後，委員會經過充分混洗能夠最終敲定另一個區塊而不會被罰沒。但是，這帶來了嚴重的怠工懲罰(≥1/3 的攻擊者余額)

在任何一種情況下，即使要回滾一個被最終敲定的區塊也需要至少有DEPOSIT_SIZE * COMMITTEE_SIZE / 3(存款額*委員會人數/3) 個ETH 被燒毀。如果我們設置COMMITTEE_SIZE = 131,072(Eth2 委員會每個slot 的驗證者數，理論上最大值為400 萬)，那麼這個數值就是1,398,101個ETH。

方案裡的一些其他重要特性包括：

➤ 無論有多少驗證者存款了，在處理每個slot 的COMMITTEE_SIZE(委員會大小）交易時驗證者的負載都很穩定

一級標題