GHOST:金色观察丨解读eth2共识机制：穿着风衣的两个ghost

原文作者为以太坊核心团队Carl Beekhuizen，文章主要内容是讲述以太坊eth2链上的共识机制。

金色财经整理了内容并加入了关于eth一些近期资料。

eth2是令人期待的，在上周以太坊核心团队的eth 2 AMA中，公布了预计eth2上线的日期可能会在2020年7月30日，而具体上线日期，则要目前以太坊的更新情况，其中会包含存款用户界面的开发和测试，这项工作也是本文原作者Carl Beekhuizen在主导，Carl的预计这项工作大约需要两个月，也包含第三方审核存款界面，大约需要一个月。其他的工作也是例如客户端上线以及等待用户存入最低值等时间，因此让eth2可以在2020年7月左右上线。

但eth2团队也表示了可能会遇到临时的问题延迟上线，但对2020年的上线抱有充分的信心。

eth2是以太坊POS机制的验证链，在全面转型只POS机制后，以太坊全网的出块则由beacon chain上的验证矿工来执行。而不是由目前的矿工来完成，当然，笔者认为，以太坊还会留有POA的基金会节点。

金色财经行情播报 | BTC小幅上攻，价格维持在箱体内:据火币行情显示，BTC在凌晨4时发力上攻，最高探至9830 USDT后迅速下跌至9600USDT附近，目前震荡运营在9800 USDT区间。日线图价格维持在大周期箱体内，未能突破。4小时图均线展开，多头局部优势，但逼近压力位，回调需求较大。截至10:00，火币平台的主流币的具体表现如下。[2020/6/10]

目前来看，共识机制仍旧是POW，其中的共识验证出块的流程，还是通过随机数的计算而成。矿工参与需要拥有矿机或安装全节点。

在信标链上的共识出块，是POS的，也就同样需要用一定的方式确认谁是最长链。本文主要介绍的内容原文被发布在以太坊基金会博客上。就是在介绍在eth2上怎样确认最长链。在出块过程中，可以说一直在出现分叉，是因为节点的通信，是同时向周边节点发任务消息，最终确定上，要遵循一个连续性。

我们来看原文，为了理解方便略有叙述改动，加入了少许注解。

分析 | 金色盘面：BTC再度跳水，短线不宜介入:金色盘面综合分析：BTC在半小时前再次发生跳水走势，振幅超过100美元，短线看这里的“螺旋桨”辐射区尚未摆脱，市场依然处在无序状态，所以我们保持观望，等待明确的趋势形成。请投资者理性看待市场波动，做好风险控制。[2018/9/21]

Eth2背后的共识机制。

eth2可以通过一个新颖的方法来确定哪个块是这个链的开始，还有哪些块是与不是这个所述链的一部分。

在使用两种机制的条件下，eth2的目标是达成共识，除了在网络正常运行时，快速安全出块之外，要做到在受到攻击时也保持安全。

困境

FLP不可能原理是分布式计算领域的主要结论，它指出了在分布式系统中，除非对系统做出一些不合理的假设，否则不可能同时具有安全性，活跃性和完全异步性。

安全的理念是不能放弃的，而活跃性的概念可以从一些新的事情上获取。如果消息传递的时长没有限制，则协议是可以异步的。

金色财经现场报道 华迎控股集团董事长無極：时间是最好的试金石:金色财经现场报道，在2018FINWISE东京纷智峰会上，华迎控股集团董事长無極进行以《时间是最好的试金石》为主题的演讲：2013年时，我就曾投资了内蒙最大的比特币矿场，在全产业链进行积极布局。时间可以证明一切，我们要有底层认知，对好项目有持久耐力，才能有巨大收获。投资初心：有梦想，有远见，有情怀。未来，区块链会切入很多领域，会有很大的市场，希望大家能占有自己的市场，并进行再次创业。因为区块链行业是一个完全的空白，会影响到我们的方方面面，是一个时代的发展趋势。[2018/5/21]

如果节点能够可靠地通信，始终诚实地遵守协议并且永不崩溃，那么达成共识很容易，但这不是世界正常的工作方式。如果这些假设不成立，则FLP不可能原理证明了必须打破以下至少一项：安全性，活跃性或完全异步性。

金色财经现场报道 Kochava Inc大中华区总经理柴斐分享判断代币可靠性的三要素:金色财经现场报道，在GMIC全球区块链峰会，Kochava Inc大中华区总经理柴斐分享了判断一种代币是否可靠的三要素：1.一个区块链项目发币的目的是什么，是否用于驱动生态体系，该生态会不会比非区块链项目更好。2.发币的必要性，项目一定要通过Token才能解决或实现吗？3.注意发币的量，是有限的还是相对有限的，相对有限的一般不会具有太高的价值。[2018/4/27]

Ghost和对分叉的看法

Eth2使用 Greedy Heaviest Observed Subtree（GHOST）作为其分叉选择的规则。GHOST通过选择票数最高的分叉来选择链的开头（它通过考虑每个分叉块及其各自的子块的所有票来进行选择）。

每次有一个分叉时，GHOST都会选择一侧分叉链，在该侧上，更多最新消息支持该块的子树（即更多最新消息支持该块或其后的区块）。算法将执行此操作，直到找到没有子块的块为止。（也就是找到分叉最末的块然后确认谁是最长链）

金色财经独家分析 各个城市对区块链敞开怀抱或许预示着相关法律法规正在路上:金色财经独家分析 继杭州区块链产业园开园后，成都也在4月9日成立大数据协会区块链专业委员会，随后各个城市纷纷入局区块链，一线城市更是对区块链项目开出高额扶持政策，从政策方面来看，对于区块链发展无疑是利好的一面，代表了国家大力发展区块链的决心，但从另一方面来看，高额度的扶持资金也侧面的印证了区块链发展仍需要投入大量的金钱以及时间，这也说明目前区块链发展尚处于初期。不过各个城市都对区块链敞开怀抱，毫无顾忌的大力扶持，似乎也预示着关于区块链的相关监管法律法规会随之而来与之配合。[2018/4/12]

与最长链规则相比，GHOST的优势在于降低了网络延迟高时的攻击效率，并最大程度地减少了链重组的深度。这是因为虽然攻击者可以在自己的链上有效地构建块，从而使其最长，但是GHOST会选择另一个分支，因为这一支分叉得到票数更多。

尤其是eth2使用了GHOST的一种变体，该变体适合称为最新消息驱动GHOST（LMD-GHOST）的PoS。

LMD-GHOST背后的想法是，在计算链的开头时，只考虑每个验证者的最新投票，而不考虑过去的任何投票。这大大减少了运行GHOST时所需的计算量，因为执行分叉选择所需考虑的分叉数量不能大于验证器的数量。

在GHOST的规则下，验证者/矿工始终可以尝试向区块链添加一个新块（活跃性），并且他们可以在链的历史的任何一点（异步）进行添加。由于它是实时的并且完全异步，因此感谢我们的朋友FLP，我们知道它并不安全。

安全性缺乏本身以重组形式出现，链可能突然在任意深度的分叉之间切换。显然这是不可取的，而eth1是让用户做出“矿工的区块与网络其余部分进行通信需要多长时间的假设”来处理，这采用了等待$ x $确认的形式。（笔者注：还是最长链规则，让更多矿工确认，但如果攻击者拥有大规模算力，就会成为最长链。）

相比之下，Eth2不做这样的假设。

一个友好的确认工具

没有安全概念的区块链是无用的，因为无法做出决定并且用户无法就链的状态达成共识。这就需要Casper the Friendly Finality Gadget（Casper FFG）。Casper FFG是一种在决策时偏重安全而不是活跃性的机制。这意味着尽管做出的决定是最终确认的，但在不安全的网络条件下，它可能无法做出任何决定。

FFG是经典的实用拜占庭容错（PBFT）对加密货币经济系统融合的改变，是阶段性的，在该阶段中节点首先表明他们想就某件事达成共识（理由），然后同意后看到彼此达成共识（完成）。

Eth2不会尝试证明并最终确定每个“插槽”（预计将产生一个块的时间），而是每隔32个“插槽”，总共32个称为epoch。首先，验证者签署证明他们同意一个时期中的所有32个区块。然后，如果$ \ geq \ frac {2} {3} $(笔者注：可以理解为代表验证者)这样做，则该块是合理的。在以后的epoch中，验证者有机会再次投票，表明他们已经看到了较早的正确epoch，如果$ \ geq \ frac {2} {3} $执行此操作，则epoch将最终确定，并永远成为eth2链的一部分。

FFG运用了巧妙的技巧。投票实际上包括两个子投票，一个用于正当合理的时期，另一个用于即将定稿的时期。这节省了节点之间的大量额外通信，并有助于实现扩展到数百万个验证器的目标。

穿着风衣的两个ghost

ETH2的共识依赖于两个LMD-GHOST ，这增加了新的模块。Casper FFG可以决定链从哪里开始，决定出块是不是链的一部分。GHOST的良好活跃特性允许将新的块快速有效地添加到链中，而FFG紧随其后，通过确定epoch来提供安全性。

根据FFG，通过从最后一个最终的块执行GHOST，合并这两个协议。通过这样的构建，最后确定的块始终是链的一部分，也意味着GHOST不需要考虑更早的块。

在正常情况下，当生成块并且$ \ geq \ frac {2} {3} $验证者对它们进行投票时，这些块将在FFG证明并最终确定后不久由GHOST添加到链的开头。

如果网络受到攻击和/或大量验证器下线，则GHOST会继续添加新块。但是，由于GHOST处于活跃状态，并不安全，所以它可能会改变对链方向的想法，这是因为不断向链中添加新块，意味着节点也将继续接受新信息。另一方面，FFG主张安全而不是活跃性，这意味着它将停止确认区块，直到网络稳定到可以让验证者完成一致投票为止。

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