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Casper FFG 的可审计安详性和近似活性

留意:关于确定性的界说,在以太坊 2.0 中 Casper FFG 有更一般化的界说,详见此文。利用上文这种表述是为了担保通俗易懂。
公道化(Justification)与确定性告竣(Finalization)

验证者通过提交见证动静(表白本身认为的 “有效转换(valid transitions)”)来对链上的区块投票。投票的名目为(S, T),包括两部门信息:来历区块(S)方针区块(T)—— 方针区块必需是 S 的派生区块详细来说,投票所包括的信息包罗验证者的数字签名、用于确认区块的区块哈希和块高。
安详性证明

投票

留意,这串持续的区块不存在与区块 A 或 C 沟通的块高,否则就酿成了上一种景象(块高相等的斗嘴区块景象,违反 Casper FFG 法则一) 。

公道化:只要某区块 B 满意下列条件,则该块就被公道化:
· 高出 2/3 以上的验证者将选票投给 (A, B),个中 B 是 A 的儿女区块,且 A 在此前已被公道化。

· 可追责的安详性:假如两个彼此斗嘴的区块都告竣了确定性,则至少有 1/3 的验证者违反 Casper FFG 法则,而 Casper FFG 可以识别出这些验证者。
事实上,熟悉 BFT 文献的人大概会以为 “近似活性” 的观念的确异想天开;不外因为 Casper FFG 只是“确定性东西”,整个机制只要确保厚道的验证者能在不违反 FFG 法则的环境下敦促推进协议,而不会被卡在任何一个环节,即可。
Casper FFG 法则
尽量和传统的 BFT 文献对比,这里提到的安详性和活性界说不是那么类型,但这种诠释长短常适适用于阐明区块链简直定性东西的!
(Casper FFG 不答允:)
活性证明

· 区块高度(S1) < 区块高度(S2) < 区块高度(T2) < 区块高度(T1)

· P_1 也能在不违反 FFG 法则的环境下收到 2/3 验证者的的投票 (P_1, P_2),进而得到确定性,个中 P_2 是 P_1 的子块。
· 区块高度(A) = 区块高度(B)
对 Eth2.0 应用 Casper FFG 要领的阐明 —— Combining GHOST and Casper

· 区块高度(A) < 区块高度(B) (具备普适性)
Casper FFG 是一种“确定性东西”,这意味着 Casper FFG 类型了区块简直定性法则,并能在事件产生之后查抄区块简直定性。FFG 机制与链的增长脱钩,可以作为独立组件附加在任意可用的区块链协议上来提供区块确定性。因为 Casper FFG 机制没有可以或许担保区块链活性的计策,因此从这个角度来看,它并不算是完全成熟的共鸣协议。(也许之后我会再写一篇关于以太坊 2.0 信标链的活性留意事项的文章!) 让我们先从 Casper FFG 的布局开始,然后深入 Casper FFG 机制的法则,最终相识它提供的安详性 & 活性担保。

此刻假设我们将票投给 (B_n, B_m) (个中 n = m-1) ,使得 B_m 得到公道性。则因为区块高度(B_m)、区块高度(B_m) 皆不便是区块高度(A) /区块高度(C),因此环境必然是区块高度(B_n) < 区块高度(A) < 区块高度(C) < 区块高度(B_m)。
因为 A 和 B 在获得确定性之前先要得到公道性,则它们各自都要收到至少 2/3 的验证者投票,这意味着一旦它俩都到达要求,则至少有 1/3 的验证者违反了 Casper FFG 法则。
公道化(Justification)与确定性告竣(Finalization)是 Casper FFG 共鸣进程的两个阶段,可以和传统拜占庭容错(BFT)共鸣的 “prepare” 和 “commit” 阶段做横向比拟。

· B 已满意公道性,且有高出 2/3 的验证者选票投给 (B, C),个中 C 是 B 的直系子块(即,区块高度(C) = 区块高度(B) + 1 )。
Casper FFG 初版论文 —— Casper the Friendly Finality Gadget

为了让 B 告竣公道性,则在 B 之前必需存在持续升序的区块(创世块、B_0、 B_1、 … 、B_n、B),且每个区块都已经被它的后一区块公道化(即,至少 2/3 的验证者投票给(G, B_0)、(B_0, B_1)、…… )。假设区块 B_m 是这串持续区块中的首块,区块高度(A) < 区块高度(B_m)。
· 近似活性:无论协议运行处于什么状态,验证者都能继承推行职责、能在不违反 Casper FFG 法则的前提下敲定新区块。
· 区块 B 是创世区块,或
至于可追责安详性的界说,我们的重点是可追责性(即可以或许识别出违反法则的验证者),然后这部门信息可以或许被权益证明机制沿用、用于在区块链上惩罚恶意验证者。最终目标照旧为权益证明机制提供信息,使后者的鼓励机制能生效,促使共鸣进程形成协议一开始设想的平衡状态。

需要向用户提供两种保障—— 1)区块简直定性(finality)和 2).区块链的活性(liveness)—— 区块链的底层共鸣机制就认真提供这两种保障。 2.0 中 ,共鸣进程只在信标链(beacon chain)上产生,并利用 Casper Friendly Finality Gadget (FFG) 机制来辅佐告竣共鸣。本篇文章旨在描写根基的 FFG 机制,并证明它能提供上述两种保障。
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并且只要确认票证荟萃、找出斗嘴选票、查抄验证者签名,就能等闲揪出违反 Casper FFG 法则的验证者。
· 接下来,任何属于 P_0 子块的区块 P_1(区块高度(Q) < 区块高度(P_1) )都能在不违反 FFG 法则的环境下收到 2/3 验证者的的投票(P_0, P_1),进而取得公道性。
因此,至少有一组验证者(高出 2/3)可以或许敲定新块。
为了让 A 告竣确定性,需要高出 2/3 以上的验证者将选票投给 (A, C),个中 C 是 A 的子块。

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