以太坊:合并后的第一天：快速回顾 PoS 以太坊设计_SLOT

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来源：@stonecoldpat0

作者：Patrick McCorry

能源消耗

合并后的能源消耗会减少 99.8%。这是可以公开验证的，而排除一切合理的质疑后，可以说使用/运行以太坊不会对环境造成影响。没有，没有，一点都没有。这就少了一个问题，可以说服新手尝试、采用和使用加密货币。

可扩展性

PoS 的转变不会影响可扩展性。PoW 和 PoS 是抗女巫攻击的共识机制。它的目标在于：限制可以参与区块生成过程的人。它只会找到共担风险且因此理性行动的参与者。

引用推文：https://twitter.com/el33th4xor/status/1006931658338177024

slot、epoch 和委员会

一个 epoch 有 32 个 slot。在一个 epoch 里，整个验证者集将被平均至每一个 slot，这样委员会的规模就等于所有验证者除以 32。在一个 slot 里，一个委员会成员提议了区块，剩余的成员则对此进行投票。（BLS 产生随机信标）

数据：以太坊合并后验证者参与率目前可维持在99%:金色财经报道，据区块链分析公司Glassnode分析数据显示，以太坊合并后验证者参与率目前可维持在99%。由于转移到PoS链后验证者可能离线或无法联系，继而导致丢失的区块，因此用成功产生的区块（即没有丢失）的数量与总的可用时隙之间比率作为“参与率”来衡量以太坊验证者网络正常运行时间，在合并前的几周，可以看到参与率略有下降，低于典型的99%的水平，在97.5%左右，合并后参与率又恢复到99%以上的水平，目前以太坊在网络上有超过43万验证者。[2022/9/24 7:17:44]

同步和投票

slot 是指 12 秒的时隙：

0 - 4 秒：提议区块

4 - 12 秒：投票和计票

最好的情况下，会正常进行区块提议和投票。有时候，提议者可能会离线，那就不会有区块被提议出来。

处理被跳过的区块

如果区块提议者离线了，那么：

委员会成员（slot 96）会投票给上一个区块

下一个委员会继续正常运作

花旗：合并后ETH发行量估计每年将下降 90% 至约60万枚:金色财经报道，花旗（C）周五在一份研究报告中表示，以太坊合并已经完成，尽管对过渡有“很高的预期”，但波动性仍然低迷。以太坊现在的能源效率比使用工作量证明(PoW) 流程时高 99.95%。过渡后，矿工不再获得奖励，并指出这些奖励相当于每年供应 490 万ETH。它补充说，估计 ETH 的发行量将下降 90% 至 600,000 左右，合并第一天的总供应量下降，因为燃烧的费用大于向验证者发放的奖励。

花旗表示，以太坊在移除采矿后已成为一种可产生收益的资产，目前的质押收益率约为 4.5%。这种收益率高于一些传统的金融工具。[2022/9/20 7:08:51]

就像所有的区块链一样，这能促使一条权威链的形成，因为区块链生产者/验证者必须扩展一个父块。

最新区块和分叉处理

在链的顶端进行分叉是可以的：

区块提议者已经提议了两个或以上的区块（罚没情况，但区块仍然存在）

发生延迟而区块到达了下一个 slot。

这时候，该 slot 的委员会成员需要选择一个区块。

V神回应合并后出块稳定：实现更好的EIP 1559性能:9月15日消息，以太坊预测平台Gnosis创始人Martin K?ppelmann在推特发布最新100个区块的出块时间图表，并表示以太坊合并后稳定性极好，只有一个漏块，已经是最好的情况了。

对此，V神评论称，一个重要的推论是其实现更好的EIP 1559性能（因为更少的块会达到2x限制）。到目前为止，满块的百分比已经从大约20%下降到大约10%。[2022/9/15 6:58:53]

分叉选择规则的重要性

委员会成员应该基于同一套规则选择“最重的链”(heaviest chain)：

选择最多投票的分叉

票数平局情况下选择最低哈希的区块

Proposer boost: 如果区块在这个 slot 被提议了，选择有 70% 额外票数的区块

引用推文：https://twitter.com/hasufl/status/1570316069306503170

区块变坏

如果绝大多数的委员会成员都把票投给同一个区块，那么：

Maker协议将在以太坊完成合并后仅支持PoS链:金色财经消息，Maker DAO发推特称，Maker协议将在以太坊完成合并后仅支持PoS链，用户无需采取任何特定行动来保持其Maker Vault正常运行。另外，Maker DAO还提醒用户小心重放攻击。[2022/9/9 13:19:02]

未来的委员会将会延续胜出的区块

竞争的分叉区块则会变“坏”或者“被丢弃”

分叉选择规则：跟随票数积累最多的链。

弱主观性

由于“投票”和“长程攻击”的性质，所以我们不可能接收来自不受信任来源的区块链副本并验证它是不是“一条真正”的链，而是必须依靠于社会共识和众所周知的检查点：[博客链接]

引用文章：Proof of Stake: How I Learned to Love Weak Subjectivity | Ethereum Foundation Blog

最终确定性

我们可以理解下面这句保证：“一旦区块敲定，它将永不可逆转”。

Geth团队提出Eth1和Eth2合并后实现链同步的初步方案，但仍需调整:9月4日消息，以太坊客户端Geth团队提出在Eth1和Eth2合并后实现链同步的初步方案，在合并之后，eth1和eth2客户端协同运行。eth2客户端维护与信标链的连接并执行分叉选择。eth1客户端（执行层）从eth2客户端接收块数据，并执行和验证，以及维护应用程序状态。另外，eth2和eth1用于通信的接口是单向的，即，所有跨客户端通信都是由eth2请求发起的，并由Eth1响应请求。

Geth团队成员FelixLange表示，在初步审查之后发现该方案还需要进行修改，目前已有几个潜在解决方案。[2021/9/4 22:59:35]

两个阶段：

验证：在 1 个 epoch 后，下一个候选区块就会被敲定。

最终确定：在 2 个 epoch 后，绝对多数已经给它投票了（两次）。

两个区块树

PoS 以太坊的魅力在于，它有两个组成：

通过 LMD Ghost 机制实现活性（跟随最重的区块分支(heaviest branch)）

通过 Casper 的 FFG 实现安全性（选择一个区块并敲定它）。

epoch 的链给予我们信心，而 slot 链的顶端则是“待处理的世界状态”

攻击者：占质押存款的 1/3 以上

攻击者无法控制交易的排序，但是他们可以攻击最终确定性。只会在 2/3 以上的验证者投票给一个区块时，它才能进行敲定。如果它只获得了少于 2/3 的票数，那么它就无法验证或敲定。

不作为惩罚

诚实的验证者会继续在 slot 中生产区块，并慢慢排除那些不遵守分叉选择规则的验证者。最终，不投票者会失去足够的质押存款，这样诚实的验证者就能占比 2/3 以上的质押。

两条平行的链

如果说不作为惩罚发生了，那是因为：

一个验证者集想要审查一笔交易

另一个验证者集想要打包交易

每一个验证者集将会对另一个验证者集进行“不作为惩罚”。这导致了两条链的诞生。这是平和的分叉。

攻击者：占质押存款的 1/2 以上

他们控制了“分叉选择规则”并决定忽略那些打包了审查交易的区块。就比如在 PoW 机制中，他们无法改变共识规则，只能控制交易的排序。但据我所知，在这种情况下“不作为惩罚 (inactivity leak)”将不会被启动。

以太坊的守卫者

在面对审查的时候，我们能够做什么？答案是一次用户激活的软分叉！总的来说，我们可以强制退出（并潜在地）通过分叉代码来罚没攻击者。这是一种有针对性的攻击，不会损害诚实验证者的利益。

引用推文：https://twitter.com/stonecoldpat0/status/1560040361447260163

多客户端主题

目标：避免会让区块/无效交易被永远敲定的零日攻击。但这需要多少个客户端？嗯，另一个出现的问题是因为不作为惩罚。如果两个占比 50% 的客户端出现分歧，那么他们最终会变成两个平行的世界。

任何单个客户端无法激活漏洞

当运行一个客户端组合的验证者所占的质押存款占比大于33%时，不作为的惩罚才会变得有意义。通过运行少数人使用的客户端，你可以最小化所有因为软件漏洞而造成的损害。阅读更多请看这里：https://dankradfeist.de/ethereum/2022/03/24/run-the-majority-client-at-your-own-peril.html

惩罚不等于罚没

区别：

惩罚：只是很小的问题，不会对网络造成损害

罚没：验证者作出了公开可检测且恶意的行为

如果验证者触发了罚没条件，他们就会被强制移出网络。阅读更多：

引用文章：https://eth2book.info/altair/part2/incentives/slashing/

两种罚没情况

1. 在同一个 slot 里投票/提议两个或以上的区块（强制每个 slot 一张票规则的执行）

2. 提议“包含”了一个你已经投过票的分叉的分叉（抵抗长程攻击）

我做了一个基于图上公式的视觉图帮助大家理解。