CHA:以太坊 2.0 信標鏈如何提升性能？簡析委員會機制與證明信息

原文標題：《ETH2.0信標鏈上線在即，這些重點你必須知道》

撰文：OKEx

據Cryptopotato消息，ETH2.0開發人員BenEdgington表示，信標鏈BeaconChain的1.0.0版本候選版本0已發布，其中包含了許多改進和配置調整。還對Boneh-Lynn-Shacham簽名方案進行了升級，增強了對拒絕服務攻擊的抵抗能力。BeaconChain的「創世」或將在6-8周后推出，這仍然是一個估計，并沒有正式的發布日期。

消息一出，便引起熱議，從技術者到投資者，對信標鏈始終保持火熱關注。據OKEx數據顯示，近3日以來，ETH持續上漲。截至發稿時，ETH報價413.01美元，較10月8日最低價335美元，上漲了23.28%。可以說，ETH此次上漲，與信標鏈即將上線具有一定相關。

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在過去的7天里，許多長期持有BAYC的人出售了他們的NFT:金色財經報道，據區塊鏈分析公司Nansen披露數據顯示，在過去的7天里，許多長期持有BAYC的人出售了他們的NFT。其中39人的BAYC已經超過一年了。持有至少一個BAYC NFT的錢包數量一直在下降，并低于2021年10月的水平。[2023/6/25 21:58:16]

為什么信標鏈這么重要？

一直以來，以太坊的權益證明都是被人們詬病的缺點，而以太坊的開發團隊也再努力解決問題。

以太坊的創始人V神則表示，信標鏈的出現，將根本性地改進以太坊的性能和可擴展性。

信標鏈是由分片、質押驗證者(stakingvalidators)、證明(attestations)、委員會(committees)、檢驗點(checkpoints)和最終確定性(finality)共同組成的。可以說，它是以太坊2.0系統的核心。

Paradigm已在Github開源基于Rust的以太坊客戶端Reth:12月8日消息，Paradigm已在Github開源基于Rust的以太坊客戶端Reth，目前其代碼尚未被審計，任何人都可以在Apache/MIT許可下使用，沒有任何附加條件，并鼓勵社區對它進行分叉，同時貢獻文檔、問題、請求等。

此前報道，11月Paradigm宣布正在構建基于Rust的以太坊客戶端Reth，不包含任何現有客戶端的代碼，而是建立在包括Geth、Erigon和Akula在內的客戶端的基礎上，核心目標是模塊化、開源友好性與性能。[2022/12/8 21:31:11]

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以太坊2.0有三個階段，Phase0-信標鏈、Phase1-分片、Phase2-執行,如果用人的身體來類比，那就是Phase0-心臟、Phase1-四肢、Phase2-大腦，如果用一個公司來形容，那就是Phase0-CEO、Phase1-Employee、Phase2-Manager。每一個階段都是以太坊2.0系統的核心，擁有其獨特特性，且缺一不可，Phase0是核心，Phase1是穩定，Phase2是執行與代理，要想讓以太坊2.0系統真正實現，首先要實現信標鏈，這也是2020年以太坊團隊最重大的目標。

Applied Blockchain 宣布計劃更名為 Applied Digital:金色財經報道，Applied Blockchain計劃將其名稱從Applied Blockchain更改為Applied Blockchain。公司擬改名將更準確地反映其服務和更廣泛的業務產品，以服務于需要大型計算能力應用程序的客戶。雖然Applied Blockchain仍然是許多加密貨幣挖掘業務的數字基礎設施的主要供應商，但對于公司來說，重要的是要區分其下一代數據中心支持許多其他高性能計算 (HPC) 應用程序。該計劃將于 2022 年 11 月 10 日舉行的公司年度股東大會上提交股東批準，更名不會對戰略或運營產生影響，股票代碼“APLD”將保持不變。

此前報道，加密礦企Applied Blockchain獲得1500萬美元信貸額度，將用于償還債務及建設數據中心。[2022/8/25 12:48:42]

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ETHPoW團隊：由礦工主導的以太坊分叉是“不可避免的”:金色財經報道，ETHPoW背后的團隊今天發表了一封公開信，聲稱其以太坊的工作量證明分叉是“不可避免的”。ETHPoW是以太坊的計劃分叉。它由一位名叫Chandler Guo的礦工領導，旨在脫離以太坊主網絡。Guo聲稱，在以太坊在所謂的合并期間過渡到股權證明共識后，分叉將允許礦工繼續他們的采礦作業。但這會產生兩個區塊鏈，每個區塊鏈都有自己的協議版本和在鏈上運行的代幣。

ETHPoW 向以太坊經典背后的開發團隊ETC Cooperative發布了一封公開信。這是對ETC Cooperative之前寫給Chandler Guo的信的回應，信中討論了 ETHPoW 分叉不會成功的原因以及礦工應該簡單地遷移到以太經典

在聲明中，它認為以太坊經典不會容納所有現有的以太坊礦工。因此它聲稱需要的不是一個而是多個 PoW 分叉。ETC 的小池子根本無法容納 ETH 的整個算力池。這是一個艱難的事實。面對如此確鑿的事實，這次硬分叉是不可避免的。[2022/8/12 12:21:53]

通過信標鏈，可以實現PoS(ProofofStake權益證明)，讓驗證者替代礦工的角色，參與質押系統，成為鏈的構建者，與此同時，它將是存儲分片狀態的索引。

Moonbeam與THORWallet DEX集成，將MOVR和GLMR帶入其非托管錢包之中:據官方消息，Moonbeam基金會宣布與THORWallet DEX集成，本次集成專注于Moonriver和Moonbeam與THORWallet DEX之間的整合，讓用戶能夠以非托管的方式在THORWallet DEX應用持有GLMR和MOVR，并可使用錢包特有的相關功能。[2022/5/30 3:50:48]

如何成為鏈的構架者?

PoW(ProofofWork工作證明)是比特幣所用的挖礦獎勵算法，工作量證明需要讓所有節點解決密碼難題。即礦工通過更快的時間內解決密碼學難題，就可以獲得更多的獎勵。然而這樣的算法并沒有更好的體現礦工的能力，是需要礦工花錢購買更大型、更好的設備，以此更快解決密碼難題，但這讓礦工負重不堪。

為了解決這一問題，行業尋找更好的方式，即前文所說的PoS(ProofofStake權益證明)，權益證明通過選舉的形式，其中任意節點被隨機選擇來驗證下一個區塊。權益證明中沒有礦工，而是通過驗證者來制造新區塊。驗證者并不是完全隨機選擇的。想要成為驗證者，需要在節點網絡中存入一定數量的貨幣作為權益，可以將這理解為保證金。權益的份額大小決定了被選為驗證者的幾率，這是線性相關的。假設Lily在其中存入100美元,Jackson存入1000美元，那么進行選舉時，Jackson比Lily有高于10倍的幾率成為驗證者。

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而信標鏈就是實現權益證明的基礎技術之一。用戶通過在以太坊上部署一個注冊器合約，以達到現有的鏈與信標鏈在未來實現共生，并在注冊器合約中質押32ETH，可以獲得一張收據，這是你可以參與擔任驗證者的資格。需要注意的是，這是一個單項過程，一旦參與，用戶將無法從現有的系統撤離到PoW中。

當驗證者在信標鏈上完成注冊之后，會被隨機分配去為一到兩個分片做驗證。驗證者會將他們所在分片上的數據和信標鏈上的數據相結合，用來形成新的區塊；當尚未分派到該驗證者提議區塊的時候，該驗證者可以同意/拒絕其他驗證者提議的區塊。

需要特別強調的是，信標鏈與我們通常所用的數據不相通，它并未儲存現行以太坊上所存在的任何信息，包括賬戶余額、代幣合約、dApp狀態等。在信標鏈中只儲存驗證者列表和Attestation

Attestation

Attestation就時通過驗證者簽名的哈希值，它們實時記錄所屬分片的狀態。哈希值與其所記錄的內容相關。當你記錄每個內容時，系統會根據你所輸入的內容或數據生成一段由數字和字母組成的字符串，這就是哈希值。一旦原始數據發生改變，輸出字符就會發生改變，形成新的哈希值。因此，我們不再需要深入查詢每一個分片的更變記錄，只需要觀察哈希值，就可以了解到在才做過程總數據或內容時候進行了變更。而當驗證者發現了變更，就會將變更報告給信標鏈，以此根據變化實現分片間異步通信。

信標鏈委員會機制

在了解了信標鏈的基礎運作原理后，信標鏈委員會的運行方式也尤其重要。

每一個委員會就是由一組不少于128位驗證者組成。其目的就是為了加強安全保障，盡可能避免惡意攻擊者能夠控制2/3委員會成員。在信標鏈中，采用偽隨機過程執行共識。在每一個epoch中，RANDAO為每個slot挑選區塊提議者，并將驗證者打亂，分配到委員會中。而委員會成員不是固定不變的，會逐塊變更。

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在每一個信標鏈委員會中，驗證者需要投票選出區塊鏈頭。下圖綜合描述了三個slot中發生的情況。在slot1中，有驗證者提議出一個區塊，該區塊得到兩個驗證者的證明；而委員會A里的一個驗證者離線了。Slot1中的證明和區塊被廣播到網絡上，許多驗證者也收到了該信息。在slot2中，又一個區塊被提議出來，而委員會B的一個驗證者錯過了該信息，于是該驗證者認為信標鏈頭是slot1中的區塊。請注意，這個驗證者跟slot1的離線驗證者有所不同。投票證明信標鏈頭的這個過程被稱為「LMDGHOST投票」。在slot3中，委員會C上所有的驗證者都遵循LMDGHOST分叉選擇規則，并獨立地投票選出同一個信標頭。

圖片來源：以太坊中國

結語

信標鏈從成為鏈的構建者、信標鏈委員會的分配機制與驗證方式優化了PoS機制，從Attestation存儲實現信息同步，減少信息差，將根本性地改進以太坊的性能和可擴展性。

隨著信標鏈即將上線，不少業內人士也表達了對它的期待，相信信標鏈的到來可以實現以太坊性能上的更新。正如微博大V所說，信標鏈雖然姍姍來遲，但是它是實現以太坊由PoW向PoS轉變最為重要的步驟之一，值得等待。

圖片來源：微博

筆者認為，從信標鏈運作原理、運作機制來看，信標鏈的誕生，可以有效推進現以太坊由PoW向PoS轉變，促進以太坊的挖礦的公平機制，降低Gas費，減少挖礦成本。與此同時「礦工」向「驗證者」身份的轉變，也對礦工充滿了吸引力，兩條因素的結合或許將吸引更多礦工支持以太坊2.0的推進。而這一動向，有望推動以太坊代幣的上漲，在寒冬中帶來一波春色。但是，市場具有波動性，任何因素都將引起幣價起伏，投資人僅可將技術更新作為參考因素一部分，投資需謹慎。

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