Golden Observation丨Interpretación del mecanismo de consenso eth2: dos fantasmas en cazadoras

El autor original es Carl Beekhuizen, el equipo central de Ethereum.El contenido principal del artículo trata sobre el mecanismo de consenso en la cadena Ethereum eth2.

Jinse Finance resolvió el contenido y agregó información reciente sobre eth.

Eth2 es emocionante. En el AMA eth2 del equipo central de Ethereum la semana pasada, se anunció que la fecha de lanzamiento prevista de eth2 podría ser el 30 de julio de 2020. La fecha de lanzamiento específica depende de la actualización actual de Ethereum, que incluirá la desarrollo y prueba de la interfaz de usuario de depósito. Este trabajo también está dirigido por el autor original de este artículo, Carl Beekhuizen. Carl estima que este trabajo tomará alrededor de dos meses, y también incluirá una revisión de terceros de la interfaz de depósito. , que tardará aproximadamente un mes. Otro trabajo es también el tiempo para que el cliente se conecte y espere a que los usuarios depositen el valor mínimo, para que eth2 pueda conectarse en línea alrededor de julio de 2020.

Sin embargo, el equipo de eth2 también expresó que puede encontrar problemas temporales y retrasar el lanzamiento, pero tiene plena confianza en el lanzamiento en 2020.

eth2 es la cadena de verificación del mecanismo POS de Ethereum. Después de la transformación completa del mecanismo POS, los mineros de verificación ejecutarán la generación de bloques de toda la red Ethereum en la cadena de balizas. En lugar de ser completado por los mineros actuales, por supuesto, el autor cree que Ethereum aún tendrá nodos de base POA.

En la actualidad, el mecanismo de consenso sigue siendo POW, y el proceso de verificación de consenso y generación de bloques todavía se calcula mediante números aleatorios. Los mineros deben poseer máquinas de minería o instalar nodos completos para participar.

La generación de bloques de consenso en la cadena de balizas es POS, y también es necesario usar un método determinado para confirmar quién es la cadena más larga. El contenido principal de este artículo se publicó originalmente en el blog de la Fundación Ethereum. Es para presentar cómo confirmar la cadena más larga en eth2. En el proceso de generación de bloques, se puede decir que las bifurcaciones han estado ocurriendo todo el tiempo, porque la comunicación de los nodos es enviar mensajes de tarea a los nodos circundantes al mismo tiempo, y la determinación final debe seguir una continuidad.

Veamos el texto original. Para facilitar la comprensión, la narración se ha modificado ligeramente y se han añadido algunas notas.

El mecanismo de consenso detrás de Eth2.

eth2 puede usar un método novedoso para determinar qué bloque es el comienzo de esta cadena y qué otros bloques son y no son parte de dicha cadena.

En las condiciones de uso de los dos mecanismos, el objetivo de eth2 es llegar a un consenso.Además de generar bloques de forma rápida y segura cuando la red funciona normalmente, también debe ser segura cuando es atacada.

Desde principios de marzo, el saldo de ETH en los intercambios centralizados ha aumentado y el saldo de BTC ha disminuido: los datos muestran que desde principios de marzo de 2020, el saldo de ETH en poder de los intercambios centralizados ha aumentado en más del 10%. Al mismo tiempo, el saldo de BTC en poder de los intercambios centralizados ha disminuido, cayendo un 9,6% durante el mismo período. [2020/8/29]

Dilema

El principio de imposibilidad de FLP es la principal conclusión en el campo de la computación distribuida y señala que en un sistema distribuido, a menos que se hagan algunas suposiciones irrazonables sobre el sistema, es imposible tener seguridad, vida y asincronía completa al mismo tiempo.

El concepto de seguridad no se puede abandonar, y el concepto de vitalidad se puede obtener de algunas cosas nuevas. Un protocolo puede ser asíncrono si no hay límite para la duración de la entrega del mensaje.

El consenso es fácil si los nodos pueden comunicarse de manera confiable, siempre siguen el protocolo con honestidad y nunca fallan, pero no es así como funciona normalmente el mundo. Si estos supuestos no se cumplen, el Principio de Imposibilidad de FLP demuestra que al menos uno de los siguientes debe romperse: seguridad, vivacidad o asincronía total.

Fantasma y perspectiva sobre horquillas

Eth2 utiliza  Greedy Heaviest Observed Subtree (GHOST) como su regla de selección de bifurcación. GHOST elige la cabeza de la cadena eligiendo la bifurcación con el mayor número de votos (lo hace considerando todos los votos de cada bloque bifurcado y sus respectivos subbloques).

Cada vez que hay una bifurcación, GHOST elegirá un lado para bifurcar la cadena en la que las noticias más recientes admiten el subárbol de ese bloque (es decir, las noticias más recientes admiten este bloque o los bloques posteriores). El algoritmo hará esto hasta que encuentre un bloque sin subbloques. (Es decir, encuentra el último bloque de la bifurcación y confirma quién es la cadena más larga)

En comparación con la regla de la cadena más larga, la ventaja de GHOST es que reduce la eficiencia del ataque cuando el retraso de la red es alto y minimiza la profundidad de la reorganización de la cadena. Esto se debe a que, si bien un atacante puede construir bloques de manera efectiva en su propia cadena, haciéndola la más larga, GHOST elegirá otra bifurcación porque esta obtiene más votos.

En particular, eth2 utiliza una variante de GHOST adecuada para un PoS llamada Last Message Driven GHOST (LMD-GHOST).

La idea detrás de LMD-GHOST es que, al calcular el encabezado de la cadena, solo se considera el último voto de cada validador, no los votos anteriores. Esto reduce en gran medida la cantidad de cómputo requerido cuando se ejecuta GHOST, ya que la cantidad de bifurcaciones que se deben considerar para realizar la selección de bifurcaciones no puede ser mayor que la cantidad de validadores.

Según las reglas de GHOST, los validadores/mineros siempre pueden intentar agregar un nuevo bloque a la cadena de bloques (vida), y pueden hacerlo en cualquier punto de la historia de la cadena (asincrónico). Dado que es en tiempo real y completamente asíncrono, sabemos que no es seguro gracias a nuestro amigo FLP.

La falta de seguridad se manifiesta en forma de reorganizaciones, donde las cadenas pueden cambiar repentinamente entre bifurcaciones de profundidad arbitraria. Obviamente, esto no es deseable, y eth1 maneja esto al permitir que los usuarios hagan suposiciones sobre cuánto tiempo le tomará al bloque de un minero comunicarse con el resto de la red, lo que toma la forma de esperar $x$ confirmaciones. (Nota del autor: sigue siendo la regla de la cadena más larga, lo que permite que más mineros confirmen, pero si el atacante tiene poder de cómputo a gran escala, se convertirá en la cadena más larga).

Por el contrario, Eth2 no hace tales suposiciones.

Una herramienta de confirmación amigable

Una cadena de bloques sin el concepto de seguridad es inútil porque no se pueden tomar decisiones y los usuarios no pueden ponerse de acuerdo sobre el estado de la cadena. Esto requiere Casper the Friendly Finality Gadget (Casper FFG). Casper FFG es un mecanismo que privilegia la seguridad sobre la vivacidad a la hora de tomar decisiones. Esto significa que, aunque las decisiones tomadas son definitivas, es posible que no pueda tomar ninguna decisión en condiciones de red no seguras.

FFG es un cambio clásico de tolerancia bizantina práctica a fallas (PBFT) para la integración del sistema económico de criptomonedas, y es un cambio por fases Sí, la fase en la que los nodos primero indican que quieren estar de acuerdo en algo (motivo), luego aceptan verse de acuerdo (hecho).

Eth2 no intenta probar y finalizar cada "slot" (el momento en que se espera que se produzca un bloque), sino cada 32 "slots", para un total de 32 llamados epochs. Primero, los validadores firman dando fe de que están de acuerdo con los 32 bloques en una época. Entonces, si $\geq\frac{2}{3}$ (nota del autor: puede entenderse que representa al validador) lo hace, el bloque está justificado. En épocas posteriores, los validadores tienen la oportunidad de votar nuevamente, indicando que han visto una época correcta anterior, y si $\geq\frac{2}{3}$ hace esto, la época se finalizará y será parte de ella para siempre. la cadena eth2.

FFG emplea un buen truco. La papeleta en realidad consta de dos subvotos, uno para el período justificado y otro para el período de finalización inminente. Esto ahorra mucha comunicación adicional entre nodos y ayuda con el objetivo de escalar a millones de validadores.

Dos fantasmas en gabardinas

El consenso de ETH2 se basa en dos LMD-GHOST, que agrega nuevos módulos. Casper FFG puede determinar dónde comienza la cadena y si el bloque es parte de la cadena. La buena propiedad de vivacidad de GHOST permite agregar nuevos bloques a la cadena de manera rápida y eficiente, mientras que FFG los sigue de cerca, brindando seguridad al determinar la época.

Según FFG, estos dos protocolos se fusionan ejecutando GHOST desde el último bloque final. Con esta construcción, el bloque finalizado siempre es parte de la cadena, lo que también significa que GHOST no necesita considerar bloques anteriores.

En circunstancias normales, cuando se producen bloques y los validadores de $\geq\frac{2}{3}$ los votan, GHOST agregará estos bloques al comienzo de la cadena poco después de que FFG los pruebe y finalice.

GHOST continuará agregando nuevos bloques si la red es atacada y/o una gran cantidad de validadores se desconectan. Sin embargo, dado que GHOST está activo y no es seguro, puede cambiar de opinión sobre la dirección de la cadena, ya que constantemente se agregan nuevos bloques a la cadena, lo que significa que los nodos también continuarán aceptando nueva información. FFG, por otro lado, aboga por la seguridad sobre la vida, lo que significa que dejará de confirmar bloques hasta que la red sea lo suficientemente estable para que los validadores completen una votación por consenso.

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