作者:NicLin,imTokenLabs資深區塊鏈工程師
本文受眾:區塊鏈開發者
上一篇介紹了SafeHead機制,這一篇將介紹imToken嘗試實踐的SafeHead版本以及除了SafeHead之外能做的事,最后會介紹CasperFFG以及該怎么使用Checkpoint和SafeHead。
上一篇最后有提到SafeHead算法還沒落地,雖然目前PoS運作都正常,但我們在imToken仍嘗試設計出自己的SafeHead版本,希望在過渡期能獲得比BlockConfirmationRule更可靠的區塊參考,讓使用者的體驗比較不會受到網絡波動所影響。
過渡期及SafeHead之外能做的事
imToken在嘗試自己的SafeHead版本
目前的版本是由BlockConfirmationRule加上得票率的篩選,例如未來三個區塊得票率都大于90%,或是未來四個區塊得票率都大于70%。如此雖然比單純BlockConfirmationRule還可靠,但只單純看未來X個區塊存在無法反映實時投票率變化的缺點。未來還需要更多的迭代和改進。
那除了SafeHead,還有什么是現在我們能做的呢?
監控區塊及epoch投票率
PoS的優點之一是我們能透過觀察投票狀況來提前察覺網絡是否有問題、攻擊是否正在發生等等,能夠有一個監控系統來監測可以讓我們提前做出反應,不管是送出警報、拉高SafeHead門檻,或是將SafeHead設回一個更保守的區塊。
數據:Bald部署者將7000枚ETH從Base網絡橋接回以太坊,并將2100枚ETH存入Kraken:8月14日消息,據Lookonchain監測,Bald部署者已將7000枚ETH(1290萬美元)從Base網絡橋接回以太坊,并將2100枚ETH(387萬美元)存入Kraken。目前有2000枚ETH(370萬美元)在橋接中,2237枚ETH(413萬美元)在Base網絡。[2023/8/14 16:25:06]
而這些都只需要算出區塊投票率即可,也就是第一篇提到的步驟
查詢新的區塊并記錄區塊,包含分叉鏈的區塊也要能查詢得到獲取區塊里的Attestation并記錄Attestation針對每個區塊,搜尋所有Attestation.beaconBlockRoot==Block.blockRoot的Attestation,去掉重復的Validator得出該區塊得票數算出每一個slot的總Validator數量,除上得票數,算出得票率注:計算epoch投票率會在第三步和區塊投票率不太一樣,在后面會再補充解釋。
其中第二步、第三步及第四步在實踐上有一些需要注意的地方:
第二步:獲取區塊里的Attestation
同一個slot且同一個committee的Validator所產生的Attestation不會總是被完美合并成一個,所以會常常出現同一個slot同一個committee的Validator的Attestation在不同區塊被收錄。如果你透過beaconcha.in來查詢一個區塊的話,你會看到投給它的Attestation分散在不同區塊,以區塊4835000為例,你可以看到雖然大多數的committee的Attestation都在下一個slot4835001被收錄,但仍有些投票是在后面的slot才被收錄:
VanEck向美SEC申請推出以太坊ETF:金色財經報道,公開記錄顯示,美國資產管理公司VanEck已向美國證券交易委員會(SEC)提交了以太坊交易所交易基金(ETF)的初步招股說明書。VanEck打算與Cboe BZX合作提供該產品。此前消息,SEC已將對VanEck比特幣ETF提案做出決定的時間推遲到下個月。[2021/5/8 21:36:07]
?Committee10其中一個Validator的Attestation在slot4835010才被收錄
所以在資料庫里要唯一識別「同一個slot且同一個committee的Validator所產生的Attestation」會有點麻煩,要不(1)遇到同樣的Attestation但在不同區塊收錄時,將Validator合并起來,但如此就沒辦法呈現像上圖那樣的資訊,也分辨不出合并過哪些Attestation;要不(2)用Attestation被收錄的區塊號碼及Attestation被收錄的排序來識別Attestation,如此就能分得出同樣的Attestation在不同區塊被收錄的情況。
區塊4835000收錄的65個Attestation中的第一個Attestation
第三步:AggregationBits
每個Attestation會有一項叫做AggregationBits,這是一個bit陣列,用來記錄這個Attestation是由committee中的哪幾個Validator的Attestation所合并而來。
動態 | 斯坦福大學和Visa為以太坊智能合約開發隱私機制:據cointelegraph報道,根據2月20日在斯坦福大學應用密碼學組網站上發表的文章,斯坦福大學和Visa Research的研究人員為以太坊(ETH)智能合約開發了一種隱私機制。根據該報告,研究人員創建了一種稱為“Zether”的“完全去中心化的、保密的支付機制,可與以太坊和其他智能合約平臺匹配。可以單獨執行或通過其他智能合約執行,可保持帳戶余額的加密,并通過經過加密的證明實現資金的存入、轉移和提取。[2019/2/23]
以slot4823390的區塊里所含的第一個Attestation為例,其CommitteeIndex為42,代表這個Attestation是由committee42的Validator的Attestation所合并而成。另外其AggregationBits為214個bits,其中只有4個bit是1,代表這個Attestation是由committee42一共214個Validator中第28、第58、第84及第147位Validator的Attestation所合并而成。
這四位Validator的編號分別是218385、32675、220759及323143
另外需要注意的是你從節點要回來的Attestation,里面的AggregationBits會是經過SSZ編碼過后的值,不是你在上圖中看到的格式,所以需要自己先用SSZ解碼。以下是解碼上面這個Attestation的AggregationBits的范例:
以太坊創世區塊已無意間獲得價值超過5億美元的代幣:創世區塊代表著一種新的加密貨幣的誕生。以太坊的第一個地址就是一個值得紀念的地址:0x前綴+40個零。截止到目前為止,這個地址已經無意間接收到了價值600萬美元的ETH和價值超過5億美元的ERC20代幣。[2018/3/5]
import{BitArray,BitListType}from"//DeserializebytearraytobitlistwithSSZlibraryconstCommitteeBits=newBitListType(byteArraySize*8)constaggregationBitList=??????CommitteeBits.deserialize(byteArray)????????.toBoolArray()????????.map((v)=>(v?1:0))
第四步:算出Slot的Validator數量
實際上要獲取每一個slot確切的Validator數量會需要用eth/v1/beacon/states/{slot}/committees這個API,回傳的資料會包含該slot每一個committee所有的Validator的編號,加總所有committee的Validator數量就能得到該slot確切的Validator數量。但如果不要求精準的話其實也可以直接將當前Validator總數除以32個slot。
計算epoch投票率
以太坊幣種新玩法 'CryptoKitties'數字寵物或將以暴風雨姿態來襲:加密貨幣以太坊的持有者周日晚上在虛擬小貓上花費了200多萬美元,通過一個名為CryptoKitties的新型區塊鏈游戲進行購買和出售。CryptoKitties 在過去的1500個以太坊區塊鏈交易中占了14%。價格最高達到246以太幣一只,約合人民幣75萬元。[2017/12/5]
前面有提到epoch投票率和區塊投票率在計算上不太一樣。計算區塊得票率時,要找的是投給該區塊的Attestation,也就是Attestation.beaconBlockRoot==Block.blockRoot,但epoch的投票目標則會是epoch第一個區塊的blockRoot。
計算epoch得票數:搜尋所有Attestation.epochTargetRoot==getEpochFirstBlock(epoch).blockRoot的Attestation,去掉重復的Validator得出該epoch得票數。
epoch總投票數則是加總該epoch每個slot的Validator數量,再除上得票數即能得到epoch得票率。
注:如果epoch第一個slot是空區塊,則往前從過去的slot中找到最近一個非空區塊。
Epoch10第一個區塊是空區塊,則投給epoch10的票要填入epoch9最后一個區塊
第一篇及以上部分算是介紹完了SafeHead的機制,最后這邊再搭配CasperFFG的介紹,讓DApp開發者或使用者能知道如何來利用這兩個工具。
CasperFFG
CasperFFG是以epoch為單位的共識機制,一個epoch要先獲得超過2/3Validator投票成為JustifiedCheckpoint,接著再獲得一次超過2/3投票才會變成FinalizedCheckpoint。
JustifiedCheckpoint
一個epoch要變成Justified最快要經過一輪的投票,也就是一個epoch,6.4分鐘。但變成Justified后還不代表是真的安全的,攻擊者還是能讓兩條分叉鏈上的epoch輪流變成Justified,導致一直沒有新的epoch能變成Finalized。雖然新的區塊還是會一直被propose出來,但從CasperFFG的角度來看,共識機制基本上停擺了,即共識機制的liveness被破壞。
不過要能攻擊成功需要攻擊者占有一定的Validator數量,以及網絡要出現問題導致Validator的投票無法實時傳遞到網絡的另一端。
更多介紹可以參考BouncingAttack。
FinalizedCheckpoint
一個epoch要變成Finalized最快要經過兩輪的投票,也就是兩個epoch,12.8分鐘。雖然比較久但是安全非常非常多,攻擊者要能成功讓兩條分叉鏈上的epoch被Finalized不只需要攻擊者占有超過1/3的Validator,以及網絡出現問題,攻擊者在事后更會被slash至少1/3的Validator,1/3Validator抵押的Ether目前約等價于72億美元。這樣的攻擊破壞的是共識機制的安全性。
要怎么使用Checkpoints及SafeHead?
用Checkpoint來當作Finality
在PoW里,每個DApp都只能自己主觀預估一個BlockConfirmationNumber來確保Finality,但在PoS里,協議本身就提供一個客觀的Finality,雖然等待的時間可能比BlockConfirmationRule還久,但安全性會遠勝于BlockConfirmationRule。
當你在查詢某個鏈上狀態時,你可以透過指定BlockTag為finalized,節點就會回傳給你FinalizedCheckpoint那當下的狀態:
awaitprovider.getBalance("vitalik.eth","finalized")
用SafeHead呈現即時資訊
DApp需要Finality的話可以使用Checkpoint,那在平時前端顯示畫面給使用者時,數據要參考什么時間點的呢?總不可能顯示久久才更新一次的Checkpoint時間點的信息吧?
在PoW中DApp都是拉latest區塊的資訊來顯示,也就是節點看到的最新區塊。但PoS中latest區塊不再那么可靠,這時就可以用safe區塊的信息來顯示,雖然會延遲四秒,但是比latest區塊可靠許多。
參考資料
BalancingAttack:LMDEdition-Consensus-EthereumResearchAnalysisofbouncingattackonFFG-Proof-of-Stake-EthereumResearchUpgradingEthereum|OnePageAnnotatedSpecEthBeaconNodeAPIv2.3.0-Eth2Specv1.1.0OAS3https://beaconcha.in@chainsafe/ssz-npm特別感謝Chih-ChengLiang,Chang-WuChen,StevenWu和doublespending校對本文并提供改進建議。
風險提示:本文內容均不構成任何形式的投資意見或建議。imToken對本文所提及的第三方服務和產品不做任何保證和承諾,亦不承擔任何責任。數字資產投資有風險,請謹慎評估該等投資風險,咨詢相關專業人士后自行作出決定。
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