BLO:一文了解以太坊2.0可執行信標鏈提案

11月27日，以太坊開發者MikhailKalinin提出了一種名為「可執行信標鏈」的Eth1-Eth2過渡提案，據悉，該提案的最初想法來自以太坊聯合創始人VitalikButerin，其旨在將eth1數據嵌入到信標區塊中，并強制信標鏈提議者生成可執行的eth1數據來消除復雜性。

以下是該提案的具體內容：

特別感謝VitalikButerin的創意，@djrtwo、@zilm以及其他人的評論和有用的貢獻。

最近提出的以rollup為中心的路線圖，提出數據分片作為以太坊2.0中執行的主要擴容因子，允許在單個執行分片上進行擴展，并簡化了總體設計。

Eth1?分片設計假設通過信標鏈與數據分片進行通信。如果具有多個執行分片的第二階段在以后推出，那么這種方法將是有意義的。由于當前主要集中在以rollup為中心的路線圖上，將以太坊1.0放在一個專用的分片上給共識層帶來了不必要的復雜性，并增加了在分片上發布數據以及在Eth1?中訪問它們之間的延遲。

我們建議通過將eth1數據嵌入到信標區塊中，并強制信標鏈提議者生成可執行的eth1數據來消除這種復雜性。這會把eth1執行和有效性作為共識的一等公民。

提案概述

Eth1引擎由系統中的每個驗證者負責維護。當驗證者打算提出一個信標區塊時，它會要求eth1引擎創建eth1數據。然后，Eth1數據會被嵌入正在生成的信標區塊體當中。如果eth1數據無效，它也會使得承載它的信標區塊失效。?

黃立成地址賣出藍籌NFT，包含11枚BAYC NFT:6月18日消息，鏈上信息顯示，黃立成地址于15分鐘前開始陸續賣出19枚藍籌NFT，其中包含11枚BAYC（收入 476.43ETH），2枚Azuki以及1枚Wrapped Cryptopunks。[2023/6/18 21:45:44]

Eth1引擎修改

?根據之前的方案，Eth1分片中樞、Eth1引擎以及eth2客戶端是松散結合并通過RPC協議進行通信的。Eth1引擎繼續維護交易池和需要自己網絡堆棧的狀態下載器，它還應該保存eth1區塊的存儲。

當前的提案刪除了eht1區塊的概念，eth1引擎有兩種潛在的方法來處理這種變化：

由信標區塊攜帶的eth1數據合成生成eth1區塊；修改引擎，使交易處理不需要eth1區塊，而是使用eth1數據；前者看起來比后者要更容易實現，它允許更快地將eth1客戶端轉換為eth1引擎，并且已經被eth1分片poc證明。我們使用術語「可執行數據」來表示包括eth1狀態根、交易列表、coinbase、時間戳、區塊哈希以及eth1狀態轉換功能所需的所有其他數據位的數據。在eth2規范中，它可能如下所示：

classExecutableData(Container):coinbase:bytes20#Eth1addressthatcollectstxsfeesstate_root:bytes32gas_limit:uint64gas_used:uint64transactions:receipts_root:bytes32logs_bloom:ByteListeth1引擎的職責列表與我們以前對eth1分片的職責類似。主要的觀察項有：

梅賽德斯-奔馳推出3個核心NFT系列:金色財經報道，汽車制造商梅賽德斯-奔馳在官方社交媒體上稱，推出Mercedes-Benz NXT，Mercedes-Benz NXT將是梅賽德斯奔馳的web3家園，提供基于區塊鏈的數字藝術和數字收藏品。

Mercedes-Benz NXT官方表示，經過數月準備，將推出3個核心NFT系列，該系列數字收藏品由梅賽德斯-奔馳設計團隊圍繞首席設計官Gorden Wagener創建，將過去、現在和未來聯系起來。

此外，Mercedes-Benz NXT稱，任何看起來像來自我們的推文都有可能是冒充者，不要點擊他們的鏈接。[2023/5/30 11:47:47]

交易執行，eth2客戶端向eth1引擎發送可執行數據。eth1引擎通過處理數據更新其內部內部狀態，如果共識檢查通過，則返回true，否則返回false。高級用例，比如即時存款處理，也可能需要結果中的完整交易憑證。交易池維護，Eth1引擎使用ETH網絡協議來廣播和跟蹤網絡中的交易。等待中的交易保存在mempool中，用于創建新的可執行數據。可執行數據創建，Eth2客戶端發送先前的區塊哈希以及eth1狀態根、coinbase、時間戳以及創建可執行數據所需的所有其他信息。Eth1引擎返回ExcecutableData的實例。狀態管理，Eth1引擎維護狀態存儲以能夠運行Eth1狀態執行函數。4、1它涉及到最終觸發的狀態trie修剪機制，需要基于信標區塊鏈的狀態trie版本控制；注意：長時間沒有最終結果，會導致存儲中出現大量垃圾，因此會消耗額外的磁盤空間。4、2當無狀態執行和“區塊創建”就緒時，eth1引擎可選擇作為純狀態轉換功能運行，它可以禁用狀態存儲，從而減少對磁盤空間的需求。JSON-RPC支持，為了便于使用及采用，保留對以太坊JSON-RPC的支持非常重要。這一責任將由eth2客戶端和eth1引擎分擔，因為eth1引擎可能會失去獨立處理JSON-RPC端點子集的能力，例如基于區塊號和哈希的調用。這種分離將在以后解決。?

數據：Gemini于7小時前將95000多枚ETH轉入新的EOA賬戶地址:1月4日消息，據0xScope監測，Gemini于7小時前將95342枚ETH（約1億多美元）轉入新的EOA賬戶地址：0x8c95306141c67e885f9608e7042e450f223b8524。

此前，該95000多枚ETH曾由兩個Genesis地址分別在2020年底和2021年中轉入Gemini部署的合約。2022年11月21日，該合約將ETH轉入Gemini持有的EOA賬戶，而后ETH又被轉入新創建的EOA地址。[2023/1/4 9:51:49]

信標區塊處理

?ExecutableData結構替換信標區塊體中的Eth1Data，此外，信標鏈和eth1的同步處理可實現即時存入，因此，可以從信標區塊主體移除deposit。

更新的信標區塊體：

classExecutableBeaconBlockBody(Container):randao_reveal:BLSSignatureexecutable_data:ExecutableData#Eth1executabledatagraffiti:Bytes32#Arbitrarydata#Operationsproposer_slashings:Listattester_slashings:Listattestations:Listvoluntary_exits:List我們按照以下方式修改process_block函數：defprocess_block(state:BeaconState,block:BeaconBlock)->None:process_block_header(state,block)process_randao(state,block.body)#process_eth1_data(state,block.body)usedtobehereprocess_operations(state,block.body)process_executable_data(state,block.body)在process_operations完成后處理可執行數據是合理的，因為在許多地方，操作處理可能會使整個區塊失效。不過，這種方法可能是次優的，這為客戶端優化留下了空間。?

CryptoPunks系列NFT近24小時交易額增幅超1900%:金色財經消息，據OpenSea數據顯示，CryptoPunks系列NFT近24小時交易額為1712.11ETH，24小時交易額增漲幅度為1914.25%，交易額排名位列OpenSea第二。[2022/8/8 12:08:35]

在EVM中訪問信標狀態

?我們更改用于返回eth1區塊哈希的BLOCKHASH操作碼的語義。現在，它返回的是信標區塊根，這允許檢查從256個slot開始直到前一個slot的信標狀態或區塊中包含的那些數據的證明。

異步狀態讀取有一個主要缺點。客戶端必須要等待一個區塊，才能創建帶有鏈接到該區塊的證明或它產生的狀態根的交易。簡而言之，異步狀態訪問至少要延遲一個slot的時間。

直接狀態訪問

?假設eth1引擎可以訪問表示整個信標狀態的merkle樹。然后，可以使用操作碼READBEACONSTATEDATA(gindex)?來提供EVM功能，以提供對任何信標狀態的直接訪問。此操作碼具有幾個不錯的屬性。首先，這種讀取的復雜性取決于gindex值，并且易于計算，因此可以輕松推斷出gas價格。其次，返回數據的大小為32字節，這完全適合EVM。

有了這個操作碼，人們可以創建一個更高級別的信標狀態訪問器庫，從而為智能合約提供便捷的API。例如：

Voyager Digital對美國女子足球聯賽球員的贊助資金可能無法兌現:金色財經報道，隨著貸款方申請破產，Voyager Digital在贊助協議中向美國全國女子足球聯盟(NWSL)球員承諾的資金可能無法兌現。據報道，聯盟已經通知球員，從Voyager那里獲得資金的希望很小。NWSL已于2021年12月宣布與航海者隊達成一項多年期交易。作為交易的一部分，聯盟本應獲得一半的現金付款，而另一半本應獲得以加密貨幣的形式向玩家提供。但是，援引知情人士的話報道稱，雖然NWSL收到了承諾的現金，但球員的Voyager賬戶從未獲得資金。（cryptoslate）[2022/8/3 2:56:18]

v=create_validator_accessor(index)#createsanaccessorv.get_balance()#returnsbalanceofthevalidatorv.is_slashed()#returnsthevalueofslashedflag該模型消除了狀態訪問延遲。因此，通過對信標鏈操作和eth1執行適當的排序，可以在slotN中訪問到slotN-1分片數據的交聯，從而允許rollup以最快的方式證明數據包含在內。而且，這種方法還降低了信標狀態讀取的數據及計算復雜性。

注意：可能值得一開始就使READBEACONSTATEDATA操作碼的語義獨立于特定的承諾方案，以便于輕松升級。

直接訪問的成本增加了eth1引擎的復雜性。讀取信標狀態的能力可以通過不同的方式實現：

傳遞狀態以及可執行數據。這種方法的主要問題在于處理大的狀態副本，如果將直接訪問限制為狀態數據的一個子集，而該狀態數據的子集需要將一小部分狀態傳遞給執行，那么它可能會起作用。雙工通信信道，有了一個雙工通道，eth1引擎將能夠向信標節點請求EVM同步請求的狀態片段。將能夠同步向信標節點詢問EVM請求的狀態。根據通道的設置方式，延遲可能會成為執行具有信標狀態讀取的交易的瓶頸。嵌入式eth1引擎，如果eth1引擎被嵌入到信標節點中，它可以通過該節點提供的主機功能從同一內存空間讀取狀態。?

分析

?1、網絡帶寬目前的提案通過可執行數據的大小來擴大信標區塊。不過，由于該提案允許使用高級存入方案，因此有可能刪除Deposit操作。根據區塊利用率，以及平均eth1區塊大小，預期的增長在10％到20％之間，這對網絡接口要求的影響很小。

值得注意的是，如果rollup使用CALLDATA，那么eth1區塊的大小在最壞的情況下可能會增長到200kb，從而使可執行信標區塊大小在300kb左右，增加了60%。

2、區塊處理時間平均處理時間如下：

信標區塊12msEpoch64ms以太坊主網區塊200ms很難推斷出信標鏈的處理時間，尤其是在驗證器集和交聯處理相對較大的情況下。也許在某個時候，epoch處理將與eth1執行幾乎同時進行。減少epoch邊界處處理時間的潛在方法，是在epoch的最后一個區塊及時到達的情況下，不必等待下一個slot的開始而提前處理epoch。異步狀態訪問模型允許進行另一種優化。在這種情況下，process_executable_data可以與主process_block甚至process_epoch有效負載并行運行。

改善這項設計

?有人可能會說，當前的提案會把執行模型設置為一成不變的，并降低了在需要時引入更多可執行分片的能力。

另一方面，一些可執行分片引入了諸如跨分片通信、共享帳戶空間等問題，而這些問題與執行模型的預期轉變同樣重要且難以解決。

對于該提案，VitalikButerin評論稱：

“干得好！我確實擔心eth1執行和信標鏈之間的同步交互。原因是使用同步交互雖然更簡單，但會永久性地規定了驗證eth2區塊需要運行相應的eth1執行的要求。例如，它排除了允許eth2節點成為eth1無狀態客戶端等替代方法，并且僅驗證eth1方是否是指定委員會的一部分。因此，即使可執行數據直接在信標區塊中，我也會傾向于保持可執行數據與信標鏈邏輯之間的通信完全異步。”

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