Single-Slot Finality : Vitalik Buterin has updated Ethereum’s roadmap

(TL;DR)

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1. Vitalik veröffentlichte am 25. Januar 2021 einen Artikel, in dem er die neueste Roadmap für die Entwicklung von Ethereum vorstellte und sagte, dass Ethereum zur Single-Slot-Finalität übergehen wird.
2. Im Allgemeinen ist der erste Block jeder Periode der Checkpoint auf der Beacon-Kette. Sobald ein Checkpoint abgeschlossen ist, sind auch alle Blöcke vor ihm festgelegt und können nicht mehr manipuliert werden.
3. Sowohl die Effizienz als auch die Sicherheit hängen von der Länge der Bestätigungszeit ab. Je länger die Bestätigungszeit ist, desto mehr Zeit wird für die Überprüfung der Sicherheit des Handels benötigt, aber umso ineffizienter wird das System arbeiten.
4. Basierend auf dem Gasper-Konsens-Algorithmus ist Ethereum sicherer als gewöhnliche Blockchains, die den Longest-Chain-Algorithmus verwenden.
5. Nach dem PoS-Konsensmechanismus und der Realisierung von Sharding und Verkle-Baum-Optimierung wird Ethereum zur Entwicklung und Erforschung der Single-Slot-Finalität übergehen.

Im Januar stellte Ethereum-Gründer Vitalik Buterin in einem Artikel mit dem Titel Paths towards single-slot finality auf ethereum.org seine neueste Entwicklungs-Roadmap für Ethereum vor.

Der letzte Gate.io-Artikel stellte den konkreten Plan für die Aktualisierung und Erweiterung von Ethereum vor und erläuterte den PoS-Konsensmechanismus, auf den sich das neue Ethereum stützt. Außerdem wurde die Funktionsweise der Beacon-Kette vorgestellt. In diesem Artikel wird weiterhin die Endgültigkeit von Blöcken in der Beacon-Kette behandelt und warum Vitalik glaubt, dass es notwendig ist, Ethereum auf ein Single-Slot-Endgültigkeitsmodell zu erweitern.

Endgültigkeitsprobleme der Beacon-Kette

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In der Beacon-Chain gibt es eine Reihe von Kontrollpunkten, die dazu dienen, den Inhalt der Kette zu finalisieren. Im Allgemeinen sind die Blöcke im ersten Slot jeder Epoche Kontrollpunkte. Wenn der Ausschuss über die Blöcke im Zeitfenster abstimmt, muss er auch über die Kontrollpunkte des entsprechenden Zeitfensters abstimmen. Wenn eine Periode (A) endet, erhält der entsprechende Kontrollpunkt die Unterstützung einer Super-Mehrheit (mehr als 2/3 der verbleibenden Gesamtvalidierer) und die Periode (A) ist gerechtfertigt. Auch die nächste Periode (A+1) nach Periode (A) ist gerechtfertigt, so dass man sagen kann, dass Periode A abgeschlossen ist. Sobald ein Prüfpunkt abgeschlossen ist, sind auch alle Blöcke vor ihm festgelegt und können nicht mehr manipuliert werden.

Um es aus der Sicht des Nutzers zu erklären: Bevor eine Transaktion eingereicht werden kann, muss sie eine Reihe von Prozessen durchlaufen, darunter die Verpackung in Blöcke, der Vorschlag des Antragstellers, die Überprüfung durch den Prüfer, die Zertifizierung und schließlich der Abschluss. All dies nimmt 64 bis 95 Zeitfenster in Anspruch (im Durchschnitt etwa 15 Minuten). Liegt das Zeitfenster der Transaktion kurz vor dem Kontrollpunkt und wird sie mit der schnellsten Geschwindigkeit abgeschlossen, beträgt der Zeitbedarf 64 Zeitfenster; liegt das Zeitfenster der Transaktion kurz nach dem Kontrollpunkt und wird sie mit der langsamsten Geschwindigkeit abgeschlossen, beträgt der Zeitbedarf 95 Zeitfenster. Sowohl die Effizienz als auch die Sicherheit hängen von der Länge der Bestätigungszeit ab. Je länger die Bestätigungszeit ist, desto mehr Zeit wird für die Überprüfung der Sicherheit des Geschäfts benötigt, aber umso ineffizienter wird das System arbeiten.

Der Ausschuss muss dreimal abstimmen

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Infolgedessen muss der Ausschuss drei Abstimmungen durchführen. Die erste ist die Abstimmung über den Block im letzten Zeitfenster, um den neuesten Block in der Beacon-Kette auszuwählen. Bei dieser Abstimmung wird der LMD-GHOST-Algorithmus (Latest Message Driven: Greediest Heaviest Observed SubTree) verwendet. LMD steht für "Latest Message Driven" und "GHOST" steht für "Greedy Heaviest Observed Subtree". Durch diesen Fork-Algorithmus erhält das Netzwerk das gleiche Ergebnis wie die Regel der längsten Kette auf eine sicherere Art und erhält eine "Hauptkette" oder "kanonische Kette".

Die zweite Möglichkeit ist die Abstimmung über Kontrollpunkte in bestimmten Zeiträumen, um die Informationen in der Kette zu überprüfen und abzuschließen. Bei dieser Abstimmung wird der Casper FFG-Algorithmus (Casper, the Friendly Finality Gadget) verwendet. Casper und GHOST werden in Ethereum als Gasper bezeichnet und bilden zusammen das zentrale Konsensprotokoll von Ethereum. Das letzte ist die Crosslink-Abstimmung, die verwendet wird, um die Shard-Kette mit der Beacon-Kette zu verbinden. Alle Abstimmungsinformationen werden in die Attestation geschrieben.

Ethereums Vision der Single-Slot-Finalität

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Vitalik schrieb in seinem Artikel, dass Ethereum, das auf dem Gasper-Konsensalgorithmus basiert, sicherer ist als gewöhnliche Blockchains, die den Longest-Chain-Algorithmus verwenden. Eine Manipulation der Informationen im abgeschlossenen Block kostet über 3 Millionen ETH. Dennoch sind die Nutzer der Meinung, dass eine 15-minütige Finalisierung zu lange dauert, und fordern neue Bestätigungsmethoden, die sowohl effizient als auch sicher sind. Darüber hinaus kann die Single-Slot-Finalität auch die Möglichkeit verringern, dass Miner MEV durch das Umordnen von Transaktionen extrahieren. Sie kann auch zur Vereinfachung des Protokolls und damit zur Verringerung von Systemfehlern beitragen.

Vitalik schlug zwei Ansätze zur Optimierung des Ethereum-Konsens-Algorithmus vor, um Single-Slot-Finalität zu erreichen.

Erstens sind alle Validierer derzeit verpflichtet, an der Casper FFG-Abstimmung teilzunehmen. Dadurch kann vielleicht ein mittelgroßes Superkomitee von nur ein paar tausend Validierern gewählt werden, wobei Konsens und Finalität in einem einzigen Slot stattfinden. Wenn der Ausschuss die Bestätigung nicht abschließen kann, bestätigt das System weiterhin den letzten Block auf der Grundlage der ursprünglichen LMD-GHOST-Regeln. Die Größe des Komitees müsste etwa 3 Millionen ETH umfassen oder 97.152 Validierer haben, um ein relativ sicheres Super-Komitee zu bilden, so die Schätzung.


Zweitens könnte es möglich sein, so viele Prüfer wie möglich eine Rolle spielen zu lassen. Die Hürde dieses Schemas liegt darin, wie man eine große Anzahl von Unterschriften in kurzer Zeit aggregiert. Wenn eine Staker-Gruppe von etwa 4 Millionen ETH, also 131.072 Staker, benötigt wird, müssen insgesamt 131.072 Unterschriften schnell zusammengetragen werden. Vitalik geht davon aus, dass der Dienst zur Aggregation von Unterschriften in den nächsten zwei Jahren signifikant optimiert werden kann.

Fazit

Nach dem PoS-Konsens-Mechanismus und der Realisierung von Sharding und Verkle-Baum-Optimierung wird Ethereum zur Entwicklung und Erforschung der Single-Slot-Finalität übergehen, was mehr als 1 Jahr in Anspruch nehmen wird. Dank der Bemühungen seiner Entwickler wird Ethereum ständig aktualisiert werden. Dies wird es normalen Nutzern ermöglichen, sicherere und bequemere dezentralisierte Dienste zu nutzen.



Autor: Gate.io Observer Edward H. , übersetzt von Cedric P.
*Dieser Artikel gibt nur die Meinung des Forschers wieder und stellt keine Investitionsempfehlungen dar.
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