Финализация за один слот: Виталик Бутерин обновил дорожную карту Ethereum

[TL; DR]

---

1. 25 января 2021 года Виталик Бутерин опубликовал статью, в которой представил новую дорожную карту развития Ethereum, в которой говорится, что Ethereum собирается перейти на финализацию за один слот.
2. Как правило, первый блок каждой эпохи является чекпоинтом (контрольной точкой) в beacon chain. Как только контрольная точка проверена, все блоки до неё также считаются финализированными и не могут быть изменены.
3. Как эффективность, так и безопасность зависят от продолжительности времени подтверждения. Чем дольше время подтверждения, тем больше времени уйдет на проверку безопасности транзакции, но тем менее эффективно будет работать система.
4. Основанный на алгоритме консенсуса Гаспера, Ethereum безопаснее обычных блокчейнов, которые используют алгоритм самой длинной цепи.
5. После полного перехода на механизм консенсуса PoS и оптимизации шардинга и дерева Веркла, переход на финализацию одним слотом станет следующей целью исследований и разработок Ethereum.

В январе основатель Ethereum Виталик Бутерин представил новую дорожную карту развития Ethereum в своей статье Paths toward single-slot finality, опубликованной на ethereum.org.

В недавней статье в блоге Gate.io мы разобрали весь план апгрейда и расширения Ethereum, а также механизм консенсуса PoS, на который опирается новый Ethereum, и поговорили о beacon chain. В этой статье мы продолжим рассказывать о финализации блоков в beacon chain и о том почему Виталик считает, что Ethereum необходимо перейти на модель финализации за один слот.

Проблемы с финализацией в Beacon Chain

---

На beacon chain есть ряд контрольных точек, которые используются для финализации ончейн контента. Как правило, блоки в первом слоте каждой эпохи являются контрольными точками. Когда комитет голосует за блоки в слоте, он также должен голосовать за чекпоинты соответствующего слота. Когда эпоха (A) заканчивается и соответствующая контрольная точка получает поддержку подавляющего большинства (более 2/3 от общего числа валидаторов), то блок считается "обоснованным" (justified). И следующая эпоха (А+1) после эпохи (А) также считается подтверждённой, поэтому эпоха (А) финализированна. Как только чекпоинт финализирован, все блоки до него также подтверждаются и не могут быть изменены.

С точки зрения пользователя, перед отправлением транзакция должна быть упакована в блок, предложена стейкером, проверена верификатором, сертифицирована и, наконец, подтверждена. Всё это занимает от 64 до 95 временных интервалов (слотов), что в среднем составляет около 15 минут. Если временной слот транзакции находится непосредственно перед чекпоинтом и он завершается с максимальной скоростью, необходимое время составит 64 слота, а если временной слот транзакции находится сразу после контрольной точки и она завершается с самой низкой скоростью, требуемое время составит 95 слотов. Как эффективность, так и безопасность зависят от продолжительности времени подтверждения. Чем дольше время подтверждения, тем больше времени уйдет на проверку безопасности сделки, но тем менее эффективно будет работать система.

Комитет должен проголосовать три раза

Комитету необходимо провести три голосования. Первый раз — проголосовать за блок в самом последнем слоте, чтобы выбрать последний блок в координационной цепочке. В этом голосовании используется алгоритм LMD GHOST (Latest Message Driven: Greediest Heaviest Observed SubTree). С помощью этого алгоритма разветвления сеть даст тот же результат, что и правило самой длинной цепочки, но более безопасным способом и получится "main chain" или "canonical chain".

Во-вторых, голосование по чекпоинтам эпох, чтобы подтвердить и финализировать информацию ончейн. В этом голосовании используется алгоритм Casper FFG (Casper, the Friendly Finality Gadget). Casper и GHOST в Ethereum называются Gasper, и вместе они составляют основной протокол консенсуса Ethereum. Последним является голосование по перекрёстным ссылкам, которое нужно для соединения шардчейна с координационным блокчейном. Вся информация о голосовании будет записана в сертификат (Attestation).

Как Ethereum планирует внедрять финализацию за один слот

---

Виталик написал в своей статье, что Ethereum, основанный на алгоритме консенсуса Гаспера, безопасенее обычных блокчейнов, которые используют алгоритм самой длинной цепи. Подделка информации в окончательном блоке будет стоить злоумышленникам более 3 миллионов ETH. Тем не менее, пользователи по-прежнему считают, что 15-минутная финализация — это слишком долго, и требуют новых методов подтверждения, которые были бы одновременно эффективными и безопасными. Более того, финализация за один слот также может снизить вероятность того, что майнеры будут извлекать MEV за счёт перегруппировки транзакций. Это также может упростить протокол и, как следствие, уменьшить вероятность системных ошибок.

Виталик предложил два способа оптимизации алгоритма консенсуса Ethereum для внедрения финализации за один слот

Во-первых, все валидаторы обязаны присоединиться к голосованию Casper FFG. Так сформируется суперкомитет среднего размера, который будет состоять всего из нескольких тысяч валидаторов и сможет достичь консенсуса и финализации за один слот. Если комитету не удастся завершить подтверждение, система продолжит подтверждать последний блок на основе исходных правил LMD GHOST. По оценкам, для обеспечения достаточной безопасности суперкомитет должен состоять из 97 152 валидаторов, то есть иметь более 3 миллионов ETH.


Во-вторых, можно позволить участвовать как можно большему числу пруверов. Сложность этой схемы заключается в том как собрать большое количество подписей за короткий период времени. Если требуется группа стейкеров из примерно 4 миллионов ETH, то есть 131 072 стейкера, то необходимо будет быстро собрать 131 072 подписи. Виталик считает, что в ближайшие два года сервис агрегации подписей в Ethereum будет значительно оптимизирован.

Заключение

---

После полного перехода на механизм консенсуса PoS и оптимизации шардинга и дерева Веркла, переход на финализацию одним слотом станет следующей целью исследований и разработок Ethereum. Ожидается, что на это уйдет более одного года. Ethereum продолжает постоянно обновляться благодаря усилиям своих разработчиков, предоставляя пользователям более безопасные и удобные децентрализованные услуги.



Автор: исследователь Gate.io Edward H.
*Эта статья содержит только точку зрения исследователей и не является руководством по инвестированию.
*Все права на текст данной статьи принадлежат Gate.io. Репост данной статьи будет разрешен в случае указания Gate.io как источник. В противном случае будет преследоваться юридическая ответственность в связи с нарушением авторских прав.