STA:技术指南 | 以太坊 2.0 Phase 0 V0.8.0 技术规范详解（1）

目录

资源

概览

分叉选择规则

Finality

Crosslink

验证者职责

数据结构

注意

信标链操作

资源

Phase0技术规范

信标链状态转换

分叉选择

验证者指南

设计哲学

学术论文

CasperFFG

在PoS链上使用LMDGHOST来形式化FFG的相关论文正在协作中，即将发布

概览

信标链是居于以太坊2.0系统核心的一条链。叫这个名字是因为这条链会充当随机性的信标，但也可以就叫做“系统链”或者“脊柱链”，等等。这条链也是验证者“所在”的链，也就是说，验证者的?

责任?会在这条链上得到分配、验证者会在这个共识环境中运行协议层的随机数生成器、验证者也在这条链上为链顶端的区块投票并?

形成确定性检查点；这里也是验证者引用分片链状态、用作诸分片链的根并协助跨分片通信的地方。信标链既是系统运作背后的大脑，也是后续分片系统据以搭建的框架。

信标链的状态乃是技术规范所围绕的核心对象。?BeaconState?涵盖了所有有关的信息：验证者有那些人、他们分别处在什么状态中、这个状态属于区块树上的哪条链，以及对Eth1链的哈希值引用。

58学院TIM：不要过分依赖技术指标:今晚，在58学院第二期《合约市场中的丛林法则（上）》的直播中，58学院研究员兼58COIN矿池高级产品经理TIM谈及技术指标时表示：技术指标虽然有一定作用，但其更容易成为交易者做决定的绊脚石。任何指标都是具有滞后性的，当你过分依赖使用各种指标，便容易忽视图表或价格如何在关键水平附近的走势形态。所以在判断走势时切记不要过分依赖技术指标，真正的能具有前瞻性往往就是基于裸K价格图表中的价格行为。[2020/6/4]

从创世状态开始，每当有一个区块能够满足状态转换函数所设的所有条件，该块处理完成后的状态就被认为是有效状态。这样依赖，一个区块的前提条件就可以被递归地定义为在前一个区块上运行状态转换函数所得的有效后置条件，这样一路回溯到创世状态。

分叉选择规则

分叉选择规则的含义是：给定一棵区块树，总是能够根据这样的规则以及近期来自验证者形而消息，选出单一一条链以及终局状态。分叉选择规则接受该区块树以及相应的来自验证者集合的最新attestation，然后返回一个区块作为当前的链顶端区块。LMDGHOST，Eth2.0所用的分叉选择规则，仅考虑每一个验证者最新的attestation所指向的区块，并以此来计算递归地附加在树上每一区块的总见证数量。也就是说，区块树上的一个节点的“重量”，乃是将最新见证指向该区块或该区块的子孙区块的所有验证者的数量总和。GHOST算法会从区块树的底部开始，每到一个节点便选择子链中最重的，直至到达叶子节点。该叶子便是链的顶端，并递归地定义出了整条主链。

具体而言，在一个时段中的每一个被指定的时隙中，验证者都有机会产生一个?attestation。提交?attestation.data.beacon_block_root?就是一次分叉选择意义上的投票了。在计算分叉选择结果时，算法会将来自近期活跃验证者所有投票都考虑在内

动态 | 天秤座协会已成立新技术指导委员会以协调其平台设计:天秤座协会本周四宣布，已经成立了一个技术指导委员会，以协调天秤座平台的设计。根据天秤座开发人员页面上的公告，这是继去年十月创始成员叛逃之后，天秤座路线图的最新更新。这个新宣布的小组将监督该项目的技术路线图，指导代码库开发，并尝试围绕Libra项目建立一个开发人员社区。（Coindesk）[2020/1/17]

Finality

分叉选择规则让我们可以在一棵区块树中选出一条主梁，而“Finality”则给了我们一种保证：特定的一些区块会一直保持在主链上。信标链使用改进版的CasperFFG来实现确定性。Casper提供了“可审计的安全性”，特定的一些区块会一直保持在主链上，除非一定比例的验证者烧掉他们锁定的资本。这就是我们认为有别于传统共识算法中的传统“安全性”定义的、“密码经济学”意义上的“安全性”。

具体而言，在一个时段中的每一个被指定的时隙中，验证者都有机会产生一个?attestation。提交?attestation.data.source?会作为FFG的sourcepair，而提交?attestation.data.target?则会作为FFG的targetpair，前者在“CombiningGHOSTandCasper”处有更深入的讨论。

Crosslink

Crosslink即是在信标链上保存的、对分片链近期状态/区块的引用。这些引用既是分片链在做分叉选择时候的树根，也是分片链之间异步通信的工具。在正常情况下，每一个分片每一个时段都可以交联到信标链一次。

声音 | 分析师：技术指标表明比特币目前超卖，价格可能接近长期底部:比特币从上周创下的6400美元近期低点飙升后，又陷入一轮强劲的横盘交易。一些分析师警告称，不要过于乐观。加密货币分析师Josh Rager解释称，尽管比特币最近出现了反弹，但仍处于坚挺的下跌趋势之中，这表明比特币可能很快就会进一步下跌。但是，分析师Byzantine General指出，一项技术指标表明比特币目前超卖，可能接近确认其近期低点为长期底部，这可能意味着比特币将很快开始下一轮抛物线上升趋势。（Ethereum World News）[2019/12/22]

虽然在Phase1之前我们不会加入分片链，但Phase0中系统还是会给交联委员会分配一个分片并尝试每个时段生成一个交联。在Pahse0中，交联中的数据根会简单地存根为?0x00。

验证者职责

关于Phase0中的验证者职责，更详细的讨论可以看

此处。

验证者的两种主要职责是：每个时段给信标链做见证；偶尔在被选中时产生信标链区块。每一个时段，验证者都会被分成不同的“交联委员会”。每一个委员会都会被分配到一个时隙和一个分片。在给定时隙中，验证者为信标链顶端区块做attestation。每一个时隙都会从被安排到该时隙的委员会中选出一个信标链区块提议者。

只要定期给信标链主链和分片链做见证，验证者就可以得到奖励；反之，如果不能完成职责，他们也会被惩罚。如果一个验证者违反了CasperFFG规则，或者他们在同一时段中创造了两个信标链区块，他们就会被?罚没。更多关于罚没条件的细节请看此处。

声音 | 彭博社：BTC处于超卖区域，GTI关键技术指标自2018年末以来首次发出买入信号:据彭博社报道，GTI全球强度指标显示，BTC目前处于超卖区域。该指标自2018年12月末以来，首次发出买入（看涨）信号。并且，BTC若能稳在8000美元以上，这是另一个展示其价格强势的迹象。彭博资讯分析师Mike McGlone表示，“比特币的成熟过程将在年底加速，因为其处在一个更温和的价格升值过程中，波动性将下降。”（dailyhodl）[2019/10/6]

数据结构

注意

信标链内的数据街哦股以及数据结构的哈希值都被编码为?

SimpleSerialiZe(SSZ)?对象。使用SSZ哈希方法的一个好处是：在给底层数据生成默克尔树时，树的深度可以是不均匀的。这一点以及SSZ其余聪明设计的结果就是：一个SSZ对象，无论该对象的子对象是完整表现的还是仅由部分默克尔根值来表现的，该SSZ对象的哈希树根值都是一样的。

信标链操作

信标链操作就是一个区块提议者可以加入?BeaconBlock?的数据结构，也是与系统层验证/构建相关的多种消息的合并方式。这些操作本质上都是验证者层级的信标链状态机事务。每一种操作在一个区块中都有数量上限，由?

maxoperationsperblock?定义为常量。

ProposerSlashing

如果一个信标链区块提议者在同一时段中提议了两个不同的信标链区块，TA可以被罚没。

这一数据结构包含了对可罚没事件已然发生的证明。

动态 | CME公司创始人赵易天：“区块链+AI”等新技术指引未来音乐市场的发展走向:据中国文化报消息，日前，第二十八届中国国际专业音响·灯光·乐器及技术展览会（乐器展）在北京举办。CME公司创始人赵易天在会上表示，无论产品硬件研发还是音乐软件开发，都需要符合市场潮流与方向。他提到，MIDI新标准、“区块链+AI”等新技术指引着未来音乐市场的发展走向。例如，MIDI新标准将建立起智能化乐器互联，云服务能建立起无地域限制的双向连接，区块链可以实现节点间的价值传递等。[2019/6/14]

hash_tree_root(block)==hash_tree_root(block_header)?，因此，签名对所有数据结构来说都是有效的。?BeaconBlockHeader?因此可以用作证明来降低消息的大小。

字段

proposer_index?——即提议要惩罚的验证者的?ValidatorIndex

header_1?——两个需罚没信标链区块中第一个的区块头

header_2?——两个可罚没信标链区块中第二个的区块头

AttesterSlashing

如果一个信标链见证者签署了两个相互冲突的见证

字段

attestation_1?——两个需罚没attestation中的第一个，注意这个字段的形式也是索引形式的

attestation_2?——两个需罚没attestation中的第二个，注意这个字段的形式也是索引形式的

Attestation

验证者为共识过程创建的最基本的消息形式。虽然每个时隙只有一个验证者可以创建信标链区块，但每个时段中所有验证者都有一次创建一个attestation的机会。正常情况下，所有在线的验证者每逢一个时段都能创建一个attestation，并且都有一个attestation被纳入区块中。

AttestationData?就是验证者签署的主要部分。

外部的数据结构包含了聚合后的签名以及为了验证签名所必须的参与者字段。

字段

aggregation_bits?为委员会的成员存储一个bit，委员会会为每个参与该聚合签名的验证者赋值为?1。注意，这是按委员会的顺序来排列的。

data?就是该验证者或者验证者委员会签名的?AttestationData?。

beacon_block_root?——在被指定的时隙处，被视为链顶端的信标链区块的区块根

source?——在被指定的时隙处，最近在?BeaconState?中被确定的检查点

target?——试图敲定的检查点

crosslink?——试图为指定分片构建的交联

custody_bitfield?表示每一个委员会成员的“保管证明”bit。在Phase0阶段，该值必然为0。。

signature?就是相关数据的BLS聚合签名。

AttestationDataAndCustodyBit?是验证者签署的实际消息。给定?Attestation?，验证者可能签署的消息有两种——带有0或1的custodybit的?AttestationDataAndCustodyBit?。根据?custody_bitfield，我们可以从每个参与的验证者处，恢复出需要的被签过名的消息。在Phase0中，所有的custodybit都是0。

Deposit

表示从Eth1链的保证金合约中即将到来的验证者保证金。

字段

proof?——对?BeaconState?中的当前?eth1_data.root?的默克尔证据。注意向量长度的?+1?是因为SSZ长度混合到了根中。

data?——?DepositData?提交给保证金合约，以便被验证，验证时使用depositroot的证明。

pubkey?——验证者用以对消息签名的BLS12-381公钥

withdrawal_credentials?——用于取出质押资金的离线公钥的哈希值。该密钥不会主动用于验证，可以保存在冷钱包中。

amount?——存储的Gwei数量

signature?——使用?pubkey?对应的?privkey?对?DepositData?的签名数据。这一数据也被用作一次性的“proofofcustody”，以保证安全地使用BLS秘钥。

VoluntaryExit

消息类型，验证者可借发送此类消息而主动解除验证者职责

字段

epoch?——本次退出行动上链处理所需的最小时段数。这一字段可以防止在链重组/分叉时对本功能

validator_index?——验证者退出活动的索引

signature?——相关验证者用公钥对?VoluntaryExit?的签名。

Transfer

让验证者可以转移余额。

基本上就是为了让Eth2在Phase0和Phase1阶段也能具有货币流动性。

余额转移必须包括在准确指定的?slot?中，以避免重放攻击。

正在承担职责的验证者不能转移余额，除非TA的余额高于?MAX_EFFECTIVE_BALANCE

MAX_TRANSFERS?在Phase0启动阶段预计会被设置为0，只有在Phase0看起来已经稳定可用之后才会提高

字段

sender?——发送资金的验证者的索引

recipient?——接收资金的验证者的索引

amount?——发送的Gwei数量

fee?——用Gwei为单位计算的、交给区块提议者的手续费

slot?——这笔签名的?Transfer?可以上链的特定时隙。防止重放攻击

pubkey?——?sender?取出的?pubkey?。该公钥的?hash?必须匹配?sender?的withdrawal_credentials。

signature?——对该?Transfer?的签名，来自?transfer.pubkey

(未完)

原文链接:?https://notes.ethereum.org/jDcuUp3-T8CeFTv0YpAsHw?view#Beacon-state作者:?DannyRyan翻译:?阿剑

标签：STATATSTATIONNESTAStatter Networkiht-real-estate-protocolScarFace Lion

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