感谢 Danny Ryan 的讨论和评论

我的上一篇文章讨论了基本的 Casper Friendly Finality Gadget。本文的第一部分将重点介绍信标链中 Casper FFG 机制实现的高级细节。这篇文章的第二部分将讨论分叉选择规则和其他活性考虑因素。

这篇文章直接从 Eth2.0 规范中解释了一些事情。在可能的情况下，规范中的相关参数和功能的链接已包含在内。理解这篇文章不需要遵循这些链接——它们只是为了参考而包含在内。

第 1 部分 - Casper FFG 机制

插槽、时期和证明

Slots

时间被划分为 slot，每个 slot 可以提出一个新的区块。当前时隙的持续时间是SECONDS_PER_SLOT = 12。对于每个插槽，都会分配一个验证器来生成一个新块。

Epochs

Casper FFG 机制不对完整的块树进行操作，而是仅考虑来自某些槽的块用于投票。这减少了在尝试通过查看投票来检测最终性时检查太多源-目标对的开销。由于这些特殊插槽之间有足够的空间，预计每次运行 FFG 最终性检查时都会看到来自绝大多数验证者的新投票。时隙被组合成 epoch，当前参数为SLOTS_PER_EPOCH = 32，导致每个 epoch 为 6.4 分钟。FFG 机制仅考虑位于这些 epoch 周期边界的块（“检查点”或“epoch 边界块 (EBB)”）。

证明

证明是 Casper FFG 投票，其中包含诸如源和目标块、证明时的槽号、验证者的标识符等信息。证明由验证者广播到 p2p 网络，并最终被一个块接收生产者被打包成块。

Casper FFG 机制的变化

与我在上一篇文章中提到的定义相比，最终确定的定义发生了变化。

最终确定：一个块在以下B_0情况下被确定：

  • 它是创世区块，或者
  • 以下两个条件成立：
    • 有一系列检查点，按照槽号的递增顺序，[B_0, B_1, ... , B_n]使得n >= 1所有这些块都在同一个链中并且是合理的，并且
    • 超过 2/3 的验证者投票(B_0, B_n)。

定义的这种变化仍然保留了上一篇文章中 Casper FFG 安全证明的大纲。完整的证明可以在本文的“安全”部分找到

检测 Casper FFG 确定性

信标链具有链上 FFG 机制，可处理块和证明以检测最终性。在每个 epoch 边界，该机制处理新的证明并更新其对合理和最终区块的知识。

为了降低在任何可能的源-目标对之间处理证明的开销，链上 FFG 机制只考虑特定的源-目标对。仅处理在当前和上一个 epoch 中进行的证明（不过还有一些条件！）。这导致链上 FFG 机制无法检测到所有确定性实例！总之，链上机制健全但不完善。

还引入了网络同步假设，因为仅处理来自最后两个时期的证明：证明在两个时期内在网络中广播。
链上FFG机制的规范非常简单：

  • 第一步是检测块的合理性。使用最近两个 epoch 的新证明检查两个最近的 epoch 边界块是否合理。
  • 下一步是检测块的最终确定，检查最后两个纪元边界块。最终性检查仅使用四种源-目标组合（用于提高性能和规范的简单性）：

第 2 部分 - 分叉选择和验证者时间表

虽然 Casper FFG 机制概述了保证区块最终确定的规则，但它没有提及在实践中如何实现活跃性（注意：这篇文章并不试图证明活跃性，而是概述了预期实现活跃性的过程。有关严格的分析，请参阅本文）。这篇文章的这一部分将重点关注两个主要的活跃度考虑：

  • 验证者为找到链头而执行的分叉选择规则
  • 验证者生成区块和证明的时间表

HLMD GHOST 分叉选择规则

提出区块的验证者必须首先找到其链的本地头，为此他们使用混合最新消息驱动 (HMLD) GHOST 分叉选择规则。
此分叉选择的规格如下：

  1. 在每个 epoch 开始时，在验证器的当前视图中识别最新的合理区块。该变量在该时期被冻结，并在下一个时期开始时再次更新。
  2. 从步骤 1 中过滤掉任何没有对齐块的块，作为该块链中的最新对齐块。
  3. 使用通常的 LMD GHOST 规则通过块树下降，直到找到叶块。

有关前叉选择的更多信息，请查看本文中的“Hybrid LMD GHOST”部分。

验证人时间表

每个验证者对网络有两个主要责任：提出新区块，并在他们的本地视图中证明最佳区块。指定验证器时间表以防止混乱并简化网络中的消息传递。该时间表由每个验证者通过从当前信标链状态中获取随机性来计算，这可以防止攻击者指定要启用的时间表。

提案时间表

对于每个 epoch 中的每个时隙，分配一个验证者作为提案者。然后，验证器在其块树的本地视图中使用分叉选择找到链的头部，并为头部生成一个新的子块。验证者看到的证明可以打包到区块中以获得奖励，这些作为最终性检查运行时链上 FFG 机制的输入。

证明时间表

每个验证者都被分配在每个时期的一个插槽中进行证明。在实践中，整个验证人集被随机划分SLOTS_PER_EPOCH为每个 epoch 的大小相等的委员会，并且每个委员会在 epoch 中被分配一个特定的插槽来进行证明。当验证者进行证明时，他们应该将源作为最后一个合理的块，并将目标作为链头后面的最新检查点，根据他们的本地视图。

有关验证器时间表的更多信息，请查看Eth2.0 规范中的验证器指南。

参考资料和附加材料

  1. 以太坊 2.0 阶段 0 规范
  2. “结合 GHOST 和 Casper”论文

原文：https://www.adiasg.me/eth2/2020/04/09/casper-ffg-in-eth2-0.html

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本文链接：https://bcskill.com/index.php/archives/1290.html

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