區塊鏈:科普：如何定義以太坊2.0中的驗證者質量_區塊鏈技術通俗講解

編者按：本文來自區塊鏈大本營，作者：JimMcDonald，Odaily星球日報經授權轉載。引言

我們Attestant是非托管型的ETH2.0質押服務，既能為客戶資金提供更高的安全性，又能利用先進的驗證策略來獲取比傳統驗證基礎設施更高的收益。衡量收益的方法之一是，追蹤ETH2.0區塊鏈上見證消息的生成和上鏈情況。這是一大關鍵指標，因為見證消息越早上鏈，收益就越高。本文將介紹Attestant是如何單獨或綜合計算見證有效性的。見證消息

見證消息是驗證者對ETH2.0區塊鏈當前狀態的投票。每個激活狀態的驗證者都會在每個epoch創建見證消息。見證消息包含以下部分：

-圖1：見證消息的結構-其中比較有趣的部分是鏈首投票，即，驗證者在創建這條見證消息時認為哪個區塊是鏈上最新的有效區塊。鏈首投票的結構如下所示：

動態 | 鏈客社區聯合北京交通廣播推出區塊鏈技術科普節目:12月11日15:15—16:00，區塊鏈技術社區——鏈客區塊鏈技術社區將聯合北京交通廣播FM103.9從零開始為大眾科普解碼區塊鏈技術，蜻蜓FM及北京廣播網同期進行全球直播。首期做客嘉賓為鏈客區塊鏈技術社區創始人郄建軍和百度區塊鏈產品負責人于雅楠。[2019/12/11]

-圖2：鏈首投票結構-圖中的slot定義了驗證者認為當前區塊鏈的鏈首所在位置，Hash定義了驗證者認為的鏈首區塊。二者共同定義了區塊鏈上的一個點。有了足夠多的投票，網絡就可以就區塊鏈的狀態達成共識。雖然一條見證消息的數據量比較小，但是驗證者有數萬名，數據量很快就會積少成多。由于這些數據將永遠存儲在區塊鏈上，減少數據量非常重要。這是通過一個被稱為“聚合”的過程實現的。聚合就是將多條committee、chainheadvote、finalityvote都相同的見證消息合并成一個聚合見證消息：

動態 | 新浪財經：官媒針對區塊鏈的報道從科普宣傳轉向打假監管:據新浪財經今日消息，“1025新政”滿月，一個月間，官媒對區塊鏈的態度風向已轉。據11月初的一項統計，七家黨媒在新政一周內發布了65篇直接相關報道，當時文章中的關鍵詞是數據、產業、安全、創新等，大量文章偏向于科普區塊鏈的概念以及應用介紹，提醒警惕虛擬貨幣炒作的僅有3篇。近期，官媒的批評焦點則紛紛指向借區塊鏈之名進行的虛擬貨幣發行和炒作行為。據統計，新華網、人民網收錄轉載的，以打擊虛擬貨幣或揭露假借區塊鏈行騙為主題的文章，自10月25日到11月25日午間，共28篇；其中，11月19日至11月25日的一周內就高達15篇。這些文章主要圍繞三個觀點展開：厘清區塊鏈和虛擬貨幣的關系，說明二者概念不等；打擊偽“區塊鏈”騙局，或是虛擬貨幣騙局揭露；提醒民眾，區塊鏈不能成為炒作的噱頭，更不是行騙的招牌，需警惕此類活動，理性投資。[2019/11/26]

聲音 | CNBC主持人：加密貨幣最大的缺點之一就是難以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期發推稱，加密貨幣最大的缺點之一就是很難向外行快速解釋。當人們要求我向他們解釋比特幣時，我知道他們至少需要一個小時才能真正理解。[2019/9/10]

-圖3：聚合見證消息的結構-聚合見證消息與單個見證消息存在兩點差異。首先，前者有多個驗證者。其次，聚合簽名是由單個見證消息的簽名合并生成的。聚合見證消息的存儲效率很高，但是會增加通信和計算方面的負擔。如果我們強制要求每個驗證者將所有見證消息聚合起來，那么將每個見證消息傳給每個驗證者所需的通信量很快就會導致網絡過載。同樣地，如果聚合只是可選項，那么驗證者就不會浪費自己的資源這么做。因此，網絡會選擇一組驗證者來負責進行聚合1。出于利益考慮，驗證者會認真履行職責，因為包含較多驗證者的聚合見證消息更有可能被添加到區塊鏈上，驗證者就更有可能獲得獎勵。執行這一聚合過程的驗證者就是聚合者。見證獎勵的變化情況

ETH2.0在為驗證者計算見證獎勵時采用了打包距離這一指標。打包距離指的是見證消息生成時所處的slot與該見證消息被打包到區塊時所處的slot之差。例如，在slots生成的見證消息在slots+1被打包到區塊中，這時打包距離就是1。如果見證消息在slots+5被打包到區塊中，這時打包距離就是5。在ETH2.0網絡中，見證消息的價值取決于打包距離，打包距離越小越好。這是因為越早上鏈的信息越有用。為體現見證消息的相對價值，驗證者所獲得的見證獎勵會隨打包距離的增大而減少。具體來說，見證獎勵會乘以1/d。

聲音 | 中科院姚建銓：要加快推進區塊鏈與物聯網融合的科普 培訓:據新華網消息，日前，在區塊鏈與物聯網融合發展峰會上，中國科學院院士姚建銓說，關注區塊鏈技術里面的大數據，跟區塊鏈技術結合起來進行測量和檢測，能更好地提升激光清洗技術。姚建銓建議，無錫今后要加快推進區塊鏈與物聯網融合的科普、培訓，正確引導廣大人民群眾對技術的認知；同時，建立專業、權威，但又普適、成套的理論體系和標準，以此切入區塊鏈的實際應用。[2018/9/18]

-圖4：見證消息與打包距離之間存在函數關系-見證消息的打包過程

見證消息是如何打包到ETH2.0區塊鏈上的？其過程如下2：每個參與見證的驗證者都會使用其所擁有的鏈狀態的相關數據生成見證消息；見證消息會通過ETH2.0網絡廣播給相關聚合者；每個聚合者在收到見證消息后都會將它與其它具有相同聲明的見證消息聚合起來；聚合見證消息會通過ETH2.0網絡廣播至所有節點；只要是沒有在鏈上看見該聚合見證消息的區塊提議者都可以將其打包到區塊中。一旦你發現打包距離大于1，就要了解其背后原因。可能有以下幾個原因：見證消息生成延遲

科普時報：區塊鏈與云計算長期發展目標不謀而合:據《科普時報》今日報道，區塊鏈與云計算兩項技術的結合，從宏觀上來說，一方面，利用云計算已有的基礎服務設施或根據實際需求做相應改變，實現開發應用流程加速，滿足未來區塊鏈生態系統中初創企業、學術機構、開源機構、聯盟和金融等機構對區塊鏈應用的需求。另一方面，對于云計算來說，“可信、可靠、可控制”被認為是云計算發展必須要翻越的“三座山”，而區塊鏈技術以去中心化、匿名性，以及數據不可篡改為主要特征，與云計算長期發展目標不謀而合。[2018/5/4]

驗證者可能會遇到一些問題，從而導致見證消息生成延遲。例如，驗證者所擁有的鏈狀態相關數據過時，或者驗證者在生成和簽署見證消息上花費時間過久。無論出于哪種原因，見證消息生成步驟的遲滯都會對整個流程的剩余步驟產生連鎖反應。見證消息廣播延遲驗證者生成見證消息后需要通過網絡將見證消息廣播至聚合者處。這一流程的本質意味著，廣播宜早不宜遲，因為這樣可以確保驗證者及時收到該見證消息，并將其合并到聚合見證消息中。驗證者應該連接到足夠多的對等節點，從而確保自己能盡快將見證消息廣播給聚合者。聚合見證消息生成延遲聚合者可能會推遲見證消息的聚合流程。最常見的原因是，聚合者節點已經因為生成見證消息而過載，但是如果需要聚合大量驗證者，聚合算法的速度也會造成巨大延遲。聚合見證消息廣播延遲與見證消息廣播延遲類似，聚合見證消息也需要在網絡中廣播，因此存在相同的延遲風險。區塊生成失敗要想讓見證消息上鏈，首先要將它打包到區塊中。但是，區塊生成并不一定總能成功。有兩種情況會導致區塊生成失敗：1.驗證者離線；2.驗證者與網絡中的其他驗證者失去同步，導致其生成的區塊因包含無效數據而被拒絕。如果區塊生成失敗，就無法確保見證消息在同一個slot內上鏈，導致打包距離大于最佳距離。區塊生成失敗還會產生其它影響，即，增加了可打包進下一個區塊的見證消息總量。如果可打包的見證消息總量超過了區塊容量，區塊生產者很可能優先打包那些可以帶來較高收益的見證消息，也就是那些打包距離最小的見證消息。這就有可能導致那些錯過最佳打包距離的見證消息一再被推后，因為它們能帶來的收益越來越低。由于驗證者無法控制區塊生成3，我們定義了“最早打包slot”這一術語。最早打包slot指的是見證消息生成后的第一個生成有效區塊的slot。見證消息無法打包到一個不存在的區塊中，因此，以見證消息生成后的第一個slot為標準也衡量不出見證者的效率。這個標準就體現了這些考量，將“最早打包slot”定義為見證消息生成后的第1個產生有效區塊的slot。惡意行為盡管如此，惡意參與者依然有可能拒絕將見證消息聚合，或者拒絕將見證消息打包到區塊中。前者的風險可以用讓每個驗證者團體都有多個聚合者來緩解。為降低后者的風險，不打包見證消息需要承擔一定的成本。但是，參與見證的驗證者無法迫使區塊生成者打包見證消息，因此如果不打包見證消息所產生的收益高于其成本，參與見證的驗證者就束手無策了。計算見證消息有效性

考慮到區塊生成和打包距離，見證消息有效性可以理解為見證消息對網絡的用處有多大。見證消息有效性的正式定義是：

區塊有效性是以百分比呈現的。下表列出了一些示例：

區塊距離的上限是32。如果未能在區塊距離達到上限之前將見證消息打包進區塊，則該見證消息的有效性為0。聚合見證消息有效性

單個見證消息的有效性很有趣，但本身意義不大。如果我們將不同驗證者在不同slot生成的見證消息的有效性綜合起來看，就能更好地了解這組驗證者的整體有效性。我們只需取單個見證消息有效性的平均值，即可計算出聚合有效性，例如，一組特定驗證者連續7天來的有效性均值。總結

當ETH2.0啟動時，成千上萬個節點會確定彼此的位置，然后開始提議和見證區塊。就像所有不成熟的網絡一樣，你需要通過不斷的摸索來找到如何讓你的節點盡可能有效的方法。正如上文所述，見證消息有效性是用來追蹤節點有效性的一大指標。希望實現獎勵最大化的驗證者可以通過見證消息有效性來了解其總體表現。Attestant會為我們的驗證者追蹤其見證消息有效性，并將客戶報告中的數據匯總起來，從而提供更清晰的表現指標。隨著我們繼續拓展非托管型ETH2.0質押服務，我們很樂于與大家分享更多的指標。注釋：驗證者組合中的成員每過幾分鐘就會改變，因此所有驗證者共同負擔聚合成本。這是經過簡化的見證流程，但是出于本文的目的而言，這個流程是準確的。顯然，除了那些驗證者自己生成的數據。

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