ETH:首發 | 深度解析ETH2.0 Serenity “寧靜”階段_Genesis Shards

本文系Chain Hill Capital仟峰資本合伙人、主題 Alpha Strategy負責人Steven原創，授權金色財經首發。

從10月4號以太坊開發團隊發布ETH2.0的啟動條件并公布存款地址以來，各路ETH深度參與者們紛紛祭出了自己的32個或者更多的ETH支持其啟動，終于在10月24號超額完成了V神設定的至少16384筆32-eth驗證者存款總共不低于52.4萬個ETH的啟動要求，ETH2.0主網在12月1號凌晨準時上線。

主網上線后第一階段被命名為“Serenity”，運行的主鏈為Beacon chain，即現在所運行的信標鏈（如下圖所示，目前已經進行到第357個Epoch），那么關于這條pos鏈，有哪些設計哲學和創新點，他們是否又足以支撐ETH向Pos過渡呢？

Simplicity?簡單

基于加密經濟學里權益證明和Sharding分片技術的內在復雜性，Serenity在設計的時候盡可能的追求最大簡單性，以便：1）最小化開發成本；2）降低不可預見的安全問題的風險；3）讓之后的開發者在設計協議時，更容易的對其使用者說明協議的細節和合法性。（關于第三點，在某些協議的復雜性不可避免時，優先順序應該服從：Layer2協議>客戶端實現>協議規范）

Long-term?stability?長期穩定性

底層協議的建設必須足夠的完美和有預見性，只有這樣在未來的10年或更長的時間內都不需要對其進行任何更改，任何創新都可以基于這些底層，在更高的協議層發生和建設。

首發 | 歐科云鏈推出“天眼方案”推動鏈上安全系統再升級:8月28日，區塊鏈產業集團歐科云鏈宣布推出區塊鏈“天眼方案”，主要通過鏈上數據追蹤系統研發、對外技術支持、凝聚企業眾力等途徑，全面助力區塊鏈安全提升和產業平穩健康發展。

據了解，在“天眼方案”下，歐科云鏈集團將打造鏈上數據追蹤系統，通過溯源數字資產、監控非法交易等手段，全力遏制洗錢等非法行為；協助執法機關辦案，并為打造法務等區塊鏈系統提供技術支持；為聯盟鏈和基于各類業務的鏈上數據提供區塊鏈+大數據的解決方案。[2020/8/28]

Sufficiency?充分性

Serenity將會從基礎性上保證盡可能多的應用程序可以構建在她協議的頂層。

Defense?in?depth?深度防御

協議可以在各種可能的安全假設下無差別的工作。（例如，網絡延遲，故障計數，以及用戶的邪惡動機。

Full?light-?client?verifiability?全輕節點可驗證

在給定的假設中（諸如網絡延遲，攻擊者的預算限定，1/n或者s/n的少數誠實節點），一個驗證客戶端，即使在51攻擊之下，應該也是可以獲得整個系統的所有有效數據。（其實這點也是深度防御的一個子集）

在任何區塊鏈協議中，都存在著在Layer1中放入更多的特性將，還是盡可能的將Layer1設計的簡單而在Layer2上進行更多的特性建設的爭論。

其中，支持Layer2的理由包括：

a.降低了共識層的復雜性

b.減少了修改共識層的需要

c.減少共識層失敗的風險

d.減少協議治理的負載和風險

首發 | 此前18000枚BTC轉賬是交易所Bithumb內部整理:北京鏈安鏈上監測系統發現，北京時間10月24日，17:07分發生了一筆18000枚BTC的轉賬，經分析，這實際上是交易所Bithumb的內部整理工作，將大量100到200枚BTC為單位的UTXO打包成了18筆1000枚BTC的UTXO后轉入其內部地址。通常，對各種“面值”的UTXO進行整數級別的整理，屬于交易所的規律性操作。[2019/10/24]

e.隨著時間的推移，將會更具有靈活性和實施新想法的能力

而支持Layer1的理由是：

a.減少由于缺乏機制迫使每個人升級到一個新的協議（硬分叉）而導致的發展停滯的風險

b.可能降低整個系統的復雜性

c.如果第一層沒有足夠強大，在第二層協議上構建多么復雜龐大的機制是不可能的（就像你永遠有沒有辦法在比特幣的網絡上構建以太坊）

以太坊2.0的大部分內容都是在Layer1和Layer2之間小心權衡，在Layer1上所做出的努力包括以下三點：

1）準圖靈完備、全狀態代碼執行

2）可拓展和可計算

3）高速區塊完成時間

具體而言：

如果沒有1），就不能使用完備的可信模型去構建Layer2的應用程序；

如果沒有2），拓展性能就會被局限在某種狀態通道和像Plasma的某些技術中，而這些技術往往面臨著資金鎖定和大規模資金退出的問題；

如果沒有3），就不能實現在不用狀態通道的情況下及時交易的要求，而這通用也會從產生資金鎖定和大規模資金退出的問題；

除了上述特性，ETH2.0將1）隱私、2）高級編程語言、3）可伸縮狀態存儲、4）簽名方案，留給了Layer2，因為它們都是快速創新的領域，現有的許多方案都具有不同的特性，未來不可避免的要在更多更好的方案之間進行權衡。例如：

首發 | 百度推動246家博物館線上藏品上鏈:金色財經訊，近日，百度超級鏈聯合百度百科，基于區塊鏈技術創建 “文博藝術鏈”，推動百科博物館計劃中的246家博物館線上藏品上鏈。基于“文博藝術鏈”，百度將與博物館共同推動線上藏品版權的確權與維護，同時探索線上藏品版權數字化交易方式，為合作的博物館提供更全面的服務和更多的權益。據介紹，此項目將分階段進行，一期將完成線上藏品的入鏈確權，為每一件藏品生產專屬的版權存證證書。讓每一名用戶可以在百度百科博物館計劃的PC端和WAP端的藏品頁查看證書。后續，百度還將推動AI與區塊鏈技術在文博領域的結合應用，用來保障上鏈數據與藏品相匹配，為后續進行藏品圖像版權數字化交易奠定基礎。[2019/1/30]

1）隱私：環簽名+機密值VS Zk snark VS Zk starks；rollup VS ZEXE VS …

2）高級編程語言：聲明性與命令性、語法、形式驗證特性、類型系統、保護特性以及本地支持隱私功能

3）擴拓展的狀態存儲：賬戶VS UTXOs，不能的租借方案，raw Markle branch見證人VS Snark/Stark 壓縮VS RSA累加，spares Markle trees VS AVL trees VS 基于使用的imbalanced trees；

4）簽名方案：M/N多重簽名，社交密鑰的撤銷和恢復，Schnorr簽名，BLS簽名，Lamport簽名

從10月4號以太坊開發團隊發布ETH2.0的啟動條件并公布存款地址以來，各路ETH深度參與者們紛紛祭出了自己的32個或者更多的ETH支持其啟動，終于在10月24號超額完成了V神設定的至少16384筆32-eth驗證者存款總共不低于52.4萬個ETH的啟動要求，ETH2.0主網在12月1號凌晨準時上線。

IMEOS首發 EOS Go公布新增兩條復選條件 :據金色財經合作伙伴IMEOS報道：今日，EOS Go在 steemit上公布新增的兩條復選條件為：

1. 保證安全的計劃：候選節點是否在steemit上發布文章介紹該節點的安全方法和計劃，“安全方法”標準是向EOS選民展示安全最佳實踐知識和組織實施計劃的機會；

2. 立場：描述該節點分享通脹獎勵和/或向EOS代幣持有人派發股息的立場（候選節點在steemit發布）。主要闡述以下兩個問題：

該組織是否會出于任何原因向EOS令牌選民提供支付，包括BP選舉和社區建議？

該組織是否有書面的無票付款政策？如果是這樣，請提供一個鏈接。[2018/4/27]

目前一共有三種主流的POS的共識算法：

a.Nakamoto-inspired，如Peercoin，NXT，Ouroboros…

b.PBFT-inspired，如Tendermint，Casper?FFG，Hotstuff

c.CBC?Casper

在后兩種方案中存在著一個問題，即是否以及如何使用安全質押與懲處（Security deposits and Slashing）（第一種方案與質押懲處是不兼容的）。所有的三種方案都是優于工作證明的，我們將具體介紹一下ETH2.0的做法。

以太坊2.0使用的Slashing機制，即在驗證者被發現有不當行為時，將會罰沒其質押在網絡中充當驗證節點的代幣，最好的情況下是約有1%的驗證者會受到懲罰，最壞的情況是全網所質押的ETH都會面臨懲罰。這種做法的意義在于：

IMEOS首發 BM表示EOS合約具有整數溢出保護:據金色財經合作媒體IMEOS報道：近日ETH出現多個ERC20智能合約的處理溢出錯誤，BM在推特上發表評論：新的ETH契約Bug可能會破壞整個Token的供應，讓持有者留下無價值Token.這就算為什么代碼不能成為法律，隨即表示EOS erc合約不容易受到這種攻擊。而EOS官方群也有人表示擔憂EOS是否具有整數溢出保護？BM回應：有很多C ++模板類可以封裝類型并檢查溢出。[2018/4/25]

1）提高攻擊的成本

2）克服驗證者們存在的問題，使驗證者偏離誠實行為的最大動機是懶惰（不做驗證就對一切交易都進行簽名），對自相矛盾和不正確的簽名的進行大額的懲罰可以在很大程度上解決這一問題。關于這一點，有一個很典型的案例：2019年7月，一個在cosmos上的驗證者因為簽署了兩個相互沖突的塊而受到了質押金的罰沒，而這個驗證者出現這種失誤的原因就是因為它同時運行了一個主節點和備份節點（以確保其中一個離線不會組織它們獲得獎勵），而這兩個節點在同一時間以外打開，導致它們最終相互矛盾。

共識算法的選擇

在出現大規模的驗證節點作惡（1/3inBPFT-inspired，1/4in CBC）,只有BFT-inspired和CBC學派的一致性算法能夠有較好的最終性，Nakamoto-inspired共識算法無法在這種前提下實現最終性。最終性的確認需要大多數的驗證節點都在線，這個要求在Sharding分片機制中也是需要滿足的，因為分片要求必須要有2/3的隨機驗證者在跨片溝通時進行簽名。

ETH2.0選擇Casper FFG就是因為它可以用最簡單的算法在協議的最終部分實現最終性，但是未來會在第三階段逐步轉向CBC Casper。

對于Layer1而言，分片的主要方法是使用超級節點--通過要求每一個共識節點都擁有超強的服務器，來保證它們能夠單獨處理每個事物。基于超級節點的拓展是很方便的，因為它實現起來很簡單：它只是在現有的區塊鏈的工作方式的基礎上，加入了一些更加平行運作的軟件工程層面的工作。

而對于這種做法，面臨的主要問題如下：

1）抵押池集中化風險：運行節點的固定成本很高，因此可以參與的用戶很少。如果運行驗證節點的固定成本占據了回報的大部分，那么較大的池子相較于小池子就能夠節省更小的費用，這將會使得小池子不斷被擠出，從而加劇集中化的趨勢。相比較而言，在分片系統中，抵押了更多ETH的更大的節點需要驗證更多的交易，所以其費用并不是固定的。

2）AWS集中化風險：在超級節點的體系下，家庭作坊式的抵押形式幾乎是不存在的，大部分的抵押都將會在云計算的環境中，這將會大大增加單點故障的風險。

3）可拓展性的問題：隨著事務吞吐量的增加，上述風險增加，而在分片系統中增加的負載可以被更容易的處理而減少上述風險。

這些集中化分險也是ETH2.0沒有選擇格外追求超低延時（<1s）< span="">的原因，他們將這個延時設定在一個相對保守的數據。

在ETH2.0的分片系統中，不管你有多少的ETH和算力，你都能夠參與到ETH的驗證系統中。固定成本被最小化，即便你擁有非常龐大的ETH的量，你面臨的費用依然是次線性的。

ETH2.的深度防御與分片方法是將隨機委員會抽樣結合起來，以實現誠實多數者模型下的有效性和可用性，同時提供保管證明以防止懶惰的行為者，并提供欺詐證明和數據可用性證明，以便在不下載和核實所有數據的情況下檢測無效或不可用的鏈條; 這將允許客戶拒絕無效或不可用的鏈。

下表是當前預期的安全屬性：

在每一輪Epoch中，每一個驗證者都會給出自己的證明，這個證明指的是驗證者指出哪個是區塊頭并為之簽名。如果這個證明被打包，驗證者將會獲得以下獎勵：

1）證明被打包入內的獎勵

2）指定正確的Epoch?checkpoint的獎勵

3）指定正確鏈頭的獎勵

4）證明被迅速打包上鏈的獎勵

5）指定正確shard?block的獎勵

在不同的場景中，具體的回報計算方式如下：

B=基礎回報，P=做出正確判斷的驗證者的比例?

任意做出正確判斷的驗證者將會獲得B*P的獎勵，

B的計算公式為：

其中，D1…Dn表示質押量大小，k是一個常數，

分片系統包含了64個邏輯分片“shards”，該系統以beacon chain為中心，協調所有的活動。

一筆交易在這個系統中得到最終確認的流程如下：

1）交易被包含在一群shard的某個shard?block中

2）隨機選擇出來的驗證委員會被分配到這個shard中并進行驗證和簽名

3）委員會的簽名被打包進下一個beacon?block

4）下一個beacon?chain通過Casper?FFG進行最終性確認

將每個shard block都通過hash連接到下一個beacon chain，使shard能夠迅速識別彼此的Markle根，從而能夠相互驗證收據：

如上圖所示，如果shard n沒有被立即被打包到n+1beacon chain中，n+2beacon chain的委員會可以嘗試打包這個shard和下一個shard。

“寧靜”僅僅只是ETH2.0浩瀚征途的第一步，但是從他們在第一步中所做的取舍可以看出來整個團隊過去三年對于公平和效率的深入思考，并沒有一味的追求所謂百萬TPS，而是在保證安全的前提下對實用性和可行性進行更大的實踐。

我相信未來在很長的一段時間內，ETH都將會整個區塊鏈網絡的基石，今年的Defi只是在不成熟的網絡條件下的一場偉大的社會實踐，2.0在2021-2022愈臻完善的時候，必然會迸發出更大的商業價值和社會價值。

Chain Hill Capital簡介

Chain Hill Capital（仟峰資本）自2017年成立起就專注于全球區塊鏈項目的價值投資，打造了早期、成長期的股權投資以及Alpha Strategy、Beta Strategy的加密數字資產投資矩陣，搭建了完善的全球資源關系網絡，戰略布局芝加哥、紐約、東京、北京、上海、深圳、香港、廈門等城市節點。擁有豐富的海外投資機構、全球優質項目資源庫，是一家國際化的區塊鏈風險投資基金。

以多文化背景的專業團隊為支撐，核心部門——投研部、交易部、風控部成員均來自于海內外知名高校與機構，擁有扎實的金融背景與卓越的投研能力，具有敏銳的市場感知能力，高度敬畏市場與風險。投研部通過將嚴謹的基礎研究與數學、統計模型相結合得出“Pure Alpha”、“Smart Beta”等投資策略。

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