Фіналізація за один слот: Віталік Бутерін поновив дорожню карту Ethereum

[TL; DR]

---

1. 25 січня 2021 року Віталік Бутерін опублікував статтю, в якій представив нову дорожню карту розвитку Ethereum, де йдеться, що Ethereum збирається перейти на фіналізацію за один слот.
2. Як правило, перший блок кожної епохи є чекпоїнтом (контрольною точкою) у beacon chain. Як тільки контрольну точку перевірено, всі блоки до неї також вважаються фіналізованими і не можуть бути змінені.
3. Ефективність і безпека залежать від тривалості часу підтвердження. Чим довше триває підтвердження, тим більше часу піде на перевірку безпеки транзакції, але тим менш ефективно працюватиме система.
4. Заснований на алгоритмі консенсусу Гаспера, Ethereum безпечніший за звичайні блокчейни, які використовують алгоритм найдовшого ланцюга.
5. Після повного переходу на механізм консенсусу PoS та оптимізації шардингу та дерева Веркла, перехід на фіналізацію одним слотом стане наступним фокусом досліджень та розробок Ethereum.

У січні засновник Ethereum Віталік Бутерін представив нову дорожню карту розвитку Ethereum у статті center;824, опублікованій на ethereum.org.

У недавній статті у блозі Gate.io ми розібрали весь план апгрейду та розширення Ethereum, а також механізм консенсусу PoS, на який спирається новий Ethereum, та поговорили про beacon chain. У цій статті ми продовжимо розповідати про фіналізацію блоків у beacon chain і про те, чому Віталік вважає, що Ethereum необхідно перейти на модель фіналізації за один слот.

Проблеми з фіналізацією у Beacon Chain

---

На beacon chain є ряд контрольних точок, які використовуються для фіналізації ончейн контенту. Як правило, блоки у першому слоті кожної епохи є контрольними точками. Коли комітет голосує за блоки у слоті, він також має голосувати за чекпоїнти відповідного слота. Коли епоха (A) закінчується і відповідна контрольна точка отримує підтримку переважної більшості (більше 2/3 від загальної кількості валідаторів), то блок вважається "обґрунтованим" (justified). І наступна епоха (А+1) після епохи (А) також вважається підтвердженою, тому епоха (А) є фіналізованою. Як тільки чекпоінт фіналізований, всі блоки до нього також підтверджуються і не можуть бути змінені.

З погляду користувача, перед відправленням транзакція має бути упакована у блок, запропонована стейкером, перевірена верифікатором, сертифікована та, нарешті, підтверджена. Усе це займає від 64 до 95 часових інтервалів (слотів), що у середньому становить близько 15 хвилин. Якщо слот транзакції знаходиться безпосередньо перед чекпоінтом і він завершується з максимальною швидкістю, необхідний час складе 64 слоти, а якщо часовий слот транзакції знаходиться відразу після контрольної точки і вона завершується найнижчою швидкістю, необхідний час складе 95 слотів. Як ефективність, так і безпека залежить від тривалості часу підтвердження. Чим довше підтвердження, тим більше часу піде на перевірку безпеки угоди, але тим менш ефективно працюватиме система.

Комітет має проголосувати тричі

---

Комітету необхідно провести три голосування. Перший раз — проголосувати за блок в останньому слоті, щоб вибрати останній блок у координаційному блокчейні (beacon chain). У цьому голосуванні використовується алгоритм LMD GHOST (Latest Message Driven: Greediest Heaviest Observed SubTree). За допомогою цього алгоритму розгалуження мережа дасть той же результат, що і правило найдовшого ланцюжка, але безпечнішим способом і вийде "main chain" або "canonical chain".

По-друге, голосування за чекпоїнти епох, щоб підтвердити та фіналізувати інформацію ончейн. У цьому голосуванні використовують алгоритм Casper FFG (Casper, the Friendly Finality Gadget). Casper та GHOST в Ethereum називаються Gasper, і разом вони складають основний протокол консенсусу Ethereum. Останнім є голосування за перехресні посилання, яке потрібне для з'єднання шардчейна з координаційним блокчейном. Вся інформація про голосування буде записана до сертифікату (Attestation).

Як Ethereum планує запроваджувати фіналізацію за один слот

---

Віталік написав у своїй статті, що Ethereum, заснований на алгоритмі консенсусу Гаспера, безпечніше за звичайні блокчейни, які використовують алгоритм найдовшого ланцюга. Підробка інформації в остаточному блоці коштуватиме зловмисникам понад 3 мільйони ETH. Тим не менш, користувачі, як і раніше, вважають, що 15-хвилинна фіналізація — це занадто довго, і вимагають нових методів підтвердження, які були б одночасно ефективними та безпечними. Більше того, фіналізація за один слот також може знизити ймовірність того, що майнери здобуватимуть MEV за рахунок перегрупування транзакцій. Це може спростити протокол і, як наслідок, зменшити ймовірність системних помилок.

Віталік запропонував два способи оптимізації алгоритму консенсусу Ethereum для запровадження фіналізації за один слот

По-перше, всі валідатори повинні приєднатися до голосування Casper FFG. Так буде сформований суперкомітет середнього розміру, який складатиметься лише з кількох тисяч валідаторів та зможе досягти консенсусу та фіналізації за один слот. Якщо комітету не вдасться завершити підтвердження, система продовжить підтверджувати останній блок на основі початкових правил LMD GHOST. За оцінками, для забезпечення достатньої безпеки суперкомітет має складатися з 97 152 валідаторів, тобто мати більше 3 мільйонів ETH.


По-друге, можна дозволити брати участь якомога більшій кількості пруверів. Складність цієї схеми полягає в тому як зібрати велику кількість підписів за короткий період часу. Якщо потрібна група стейкерів приблизно з 4 мільйонів ETH, тобто 131 072 стейкера, то необхідно буде швидко зібрати 131 072 підписи. Віталік вважає, що у найближчі два роки сервіс агрегації підписів у Ethereum буде значно оптимізовано.

Висновок

---

Після повного переходу на механізм консенсусу PoS та оптимізації шардингу та дерева Веркла, перехід на фіналізацію одним слотом стане наступним фокусом досліджень та розробок Ethereum. Очікується, що на це піде понад один рік. Ethereum продовжує постійно оновлюватися завдяки зусиллям своїх розробників, надаючи користувачам безпечніші та зручніші децентралізовані послуги.



Автор: дослідник Gate.io Edward H.
*Ця стаття містить лише точку зору дослідників і не є посібником з інвестування.
*Всі права на текст цієї статті належать Gate.io. Репост цієї статті буде дозволено у разі зазначення Gate.io як джерело. В іншому випадку буде переслідуватись юридична відповідальність у зв'язку з порушенням авторських прав.