FACE:以太坊2.0：如何实现最终性？_ghostface币官网

前言

如果你在了解有关以太坊2.0的过程中遇到过justification(证明)和fnalization(最终性)这两个术语，但却不知道它们是什么意思，希望本文能给你一些启示。

首先，我们试着来理解什么是

?finality(最终性)。

你一定已经注意到，加密货币平台和Dapps(去中心化应用)通常都会等待几个区块被敲定之后才会将你的交易视为“confirmed(已确认)”状态。

这是一种确保某笔交易已经是“近乎”确定的，或者说该笔交易“几乎”是不可逆转的方式，也就是说，这笔交易已经被“finalized(敲定了)”。

以太坊2.0能够提供finality(最终性)的保证，这是以太坊区块链奉为神圣的客观事实，而不是一种“近乎”的状态。这是非常重要的，因为这能够带来更快的链上通信，即如果某个区块刚刚被敲定了，那该区块将无需等待多次确认。

也就是说，

基于工作量证明的区块链(比如比特币)从未包含让交易真正实现最终性的特性；

而以太坊2.0链旨在提供比工作量证明更强大的最终性保证。

我们来更加具体地加以说明。首先来看几个定义：

LMDGHOST是以太坊2.0使用的分叉选择规则(即用于决定哪条链是“权威链”的规则)，全称是“LastMessageDrivenGreediestHeaviestObservedSubTree(由最新消息驱动的GHOST)”

CoinShares调查：资产管理公司支持比特币但持有更多以太坊:金色财经报道，CoinShares对资产管理公司的一项调查报告显示，比特币被认为是增长潜力最大的加密货币，但以太坊仍然在其投资组合中占据最大地位。共有51家管理资产规模总计9000亿美元的投资者参与了此次季度调查，其中43%的投资者表示BTC的上涨潜力优于ETH，但鉴于70%的受访者来自欧洲和中东，其中约25%来自北美，约5%来自亚洲，这项调查可能无法准确反映美国投资者目前的情绪。

此外，托管问题和可用性是机构投资者不愿配置数字资产的原因。[2023/7/19 11:03:20]

CasperFFG是以太坊2.0使用的权益证明(PoS)机制，全称是“CaspertheFriendlyFinalityGadget(Casper友好的最终性小工具)”

在以太坊2.0链中，每生成64个区块(大约需要6.4分钟)称为一个epoch；

在以太坊2.0系统中，slot是生成一个新区块所需的时间，即一个新区块被提议及证明其正确性所需的时间。每个slot被设定为6秒，但不是每个Slot期间都会产生新的区块。每个epoch期间的最后一个slot被称为checkpoint(检查点)。

Committee(委员会)是由信标链在每个slot期间随机选择的验证者集合(每个委员会的目标验证者数量是128名)，每个委员会中第一名被随机选择的验证者将有机会在该slot期间提议新区块，该委员会的其他验证者将对这个被提议的区块进行证明(attest)。

Circle 2022年12月储备报告：金库储备资金超445亿美元:金色财经报道，美元稳定币 USDC 发行方 Circle 发布 2022 年 12 月的储备报告，该报告由 GrantThornton 会计集团审计，详细说明了稳定币发行方 Circle 的储备金库的构成，目前 44,553,543,212 USDC由托管账户中的 44,693,963,701 美元支持，其中很大一部分为美国国债。Circle 的储备基金注册为政府货币市场基金，该基金的股权由 Circle 全资拥有，包括 14 种不同的美国债券，价值超过 235 亿美元，该基金还持有 4890 万美元现金，另外还有 3300 万美元应归该基金（due to the Fund），但被“时间和结算差异”所抵消。持有 Circle 现金储备的美国银行包括纽约梅隆银行、Citizens Trust Bank、Customers Bank、New York Community Bank、Signature Bank、硅谷银行和Silvergate Bank。（cointelgraph）[2023/1/30 11:36:50]

基于上面这些信息，我们继续探讨Justification(证明)和Finalization(最终性)。

CasperFFG

Casper是一种用于证明和敲定区块?(不管是一般的区块链平台还是以太坊2.0链中的epoch期间产生的区块)?

自动化数字风险保护公司Bolster完成1500万美元新一轮融资，Cheyenne Ventures等领投:金色财经报道，自动化数字风险保护公司Bolster宣布完成1500万美元新一轮融资，Cheyenne Ventures、Cervin、Liberty Global Ventures 领投，现有投资方Thomvest Ventures和Crosslink Capital参投。 本轮融资后，Cervin普通合伙人Shirish Sathaye和前Zscaler首席执行官Manoj Apte将加入Bolster董事会。Bolster可以自动检测并快速修复数字媒体和Web3网络中的威胁，监控和打击互联网上的欺诈者，可在跨网络、社交媒体、应用商店提供最有效的保护，以打击欺诈性网站和内容。（prnewswire）[2022/10/19 17:32:09]

的方式。Casper是一种通用的“小工具”，可以添加到任何需要实现最终性的区块链中，但Casper在PoS区块链中最为有用。

以太坊2.0中的最终性是这样一种概念，即

系统确定将不会存在两个相互竞争的、敲定的检查点(checkpoints)，而当这种情况发生时，至少三分之一的活跃验证者将被被罚没(slashing)。我们称之为经济最终性(economicfinality)。

Visa CEO：比特币更像是一种商品投资产品:10月12日消息，Visa首席执行官表示：不认为比特币会在支付中发挥作用，比特币更像是一种商品投资产品。央行数字货币、稳定币在价值储存方面似乎更为合理。[2022/10/12 10:31:40]

你也许想问，为何是三分之一的验证者将被罚没？我们知道，

在以太坊2.0系统中，必须保证有三分之二的验证者是诚实验证者来参与验证(也即进行投票)，因此如果系统出现两个相互竞争的、敲定的检查点，则意味着有三分之二的验证者对其中一个检查点进行投票，同时也有三分之二的验证者对另一个检查点见投票，也就是说，至少有三分之一的验证者对这两个检查点都进行了投票，这部分验证者就会被系统认为是恶意验证者，因此会受到罚没惩罚。

对于验证者来说，最大的利益来源于正确地对信标状态进行敲定，而不是进行不当的恶意操作。

那么“敲定的检查点”中的“敲定”是什么意思呢？在对此进行解释之前，我们需要解释一下什么是“justification(证明)”。

证明就是验证者通过对检查点进行投票，从而决定哪个检查点才是信标链的顶端区块。如果三分之二的验证者(也即绝大多数验证者)对两个连续的epoch达成共识，这样

这两个连续的epoch被证明了(justified)，前一个epoch就被认为是敲定了(finalized)。

俄罗斯杜马委员会主席：应为外国投资者创建匿名购买俄罗斯数字货币的入口:9月13日消息，俄罗斯国家杜马委员会主席Vladimir Gutenev表示，外国投资者应该能够通过匿名入口点购买俄罗斯数字货币，这将最大限度地降低受到制裁的风险，而国内数字货币本身应该以实物资产为后盾。他还支持加密货币挖矿的合法化，将其锚定在俄罗斯能源丰富的地区。文明挖矿和谨慎使用数字货币将为金融、经济和技术部门带来新的机遇。（interfax）[2022/9/13 13:27:28]

注意：上述定义在很大程度上进行简化了，目的是为了方便理解。一些其他的因素也会参与其中，但这超出了本文的范围。

因此，一个“敲定了的”epoch实际上就是一个已经被“证明了的”epoch，但其中存在一个关键的区别——当某件事被“证明了”，你仍然可以把时间倒流回去重新证明；但当你“敲定了”某件事，那重写历史就变得非常困难。

也就是说，

某件事“敲定了”就一定意味着这件事已经被“证明了”，而某件事被“证明了”不一定意味着这件事已经“敲定了”。

应该注意的是，当验证者对epoch进行证明或敲定时，并不是说验证者正在对epoch本身进行投票，而应该说验证者正在对epoch期间的“内容”进行投票/验证，这个“内容”就是每个epoch期间的最后一个slot(即检查点)的状态根(stateroot)。

因此，

验证者是通过投票的方式来对epoch进行证明/敲定，这就是验证者对以太坊区块链的最新已知有效状态进行投票的方式。

LMDGHOST

这就是分叉选择规则发挥作用的地方。

GHOST实际上是一种在PoW(工作量证明)和其他区块链平台非常受欢迎的协议。GHOST协议遵循“最重的”子树(the“heaviest”subtree)，也就是最长的那条链。

在比特币区块链中，“最重的”分支就是那条在其区块中投入了最多算力的链，这条链也就是最长的链。显然最长的链就是我们所说的“权威链(canonicalchain)”，但这条链依旧有可能切换为另一条分叉链(虽然可能性很小)，因此

最长链的最终性是概率性的。

LMD让“消息(messages)”发挥了作用，即以太坊2.0链上的最终性是“由最新消息驱动的”。消息就是证明(attestation)，所有这一切归结起来就是，

拥有最多投票的分叉链将被认为是“权威链”。

上图中体现了由最新消息驱动的分叉选择规则：绿色区块表示经由LMDGHOST分叉选择规则证明了的区块，笑脸符号表示最新的验证者证明(attestations)，某个区块中的证明总量(笑脸总数)就是该区块的权重，用区块中的数字表示。

在上图中，尽管位于上方的那条分叉链是最长的链，但

下方的那条由绿色区块组成的链才是“权威链”

，因为绿色区块包含了最多的证明，也就是拥有最多的验证者投票。

Gasper

在以太坊2.0链中，Casper和LMDGHOST一起就构成了驱动以太坊2.0系统的共识协议。

让我们看看这张来自以太坊研究者JustinDrake在EthCC会议上演讲有关Eth2.0时使用的幻灯片。

幻灯片1

上图中，两个虚线框展现了在分叉选择中的非法情况。上方靠左的虚线框展现的是，如果在同一时间投票给两个不同的状态根，那就是非法的投票，也就是说，

你不可以在同一时间投票给两个包含不同内容(状态根)的epoch?。

上方靠右的虚线框展现的是，

你不可以跳过某些epoch而对之后的epoch进行投票，换句话说，你在投票给当前的候选epoch之前，不可以投片给将来的epoch。

上图的下方部分展现的是两条被敲定了的分叉链。第一个和第二个以红色圆点表示的epoch是已经被敲定了的“权威链”，因为这两个epoch之后紧跟了第三个和第四个(以红色圆点表示的)epoch。但是，第三个和第四个epoch在两条平行的分叉链中都存在，那

这两条分叉链哪条才是属于“权威链”呢？

我们看第二张幻灯片。

幻灯片2

根据上文所述，在同一时间投票给两个包含不同内容的epoch是非法的。在幻灯片2中的下半部分包含两条分叉链的情况下，上面的分叉链中的两个epoch(红色圆点)已经被敲定了(finalized)，因此似乎上面的这条分叉链是有效的；但位于下面的那条分叉链也包含了两个已经被敲定的epoch，

但这两个epoch被敲定的时间更晚一些！

幻灯片3

这就意味着位于下面的分叉链是无效的分叉，因为如果跟随下方那两个被敲定的epoch继续进行投票，这将意味着一个最新被投票的epoch将跟随一个来自于另一条分叉链的epoch。这是非法的，因为

敲定的检查点是必须按时间顺序排列的。如果发生了这种情况，那大量的验证者将受到很严重的惩罚，因为大多数的验证者把票投给了一条“非法链”上的epoch。因此，这些验证者必须被惩罚。

就是这样了！如果你是验证者，请确保每个slot期间只投一次票，并且确保你投的是也是其他人正在投的。要避免被罚没！(别担心，这些都将内置到你使用的以太坊2.0客户端中)

希望本文能让你更加清楚地了解justification?和finalization。如果你还有不清楚的对方，请告知我(推特@bitfalls)！非常感谢DustinBrody、MamyRatsimbazafy、JustinDrake以及DannyRyan对撰写本文的帮助！

作者：Bruno?kvorc

编译：Summer

来源：Unitimes

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