詳解以太坊PoS共識Gasper：現在的以太坊是如何運行的？_CAS

原文作者：@LuozhuZhang

原文編譯：0x711，BlockBeats

眾所周知，PoS以太坊的共識協議是「Gasper」，它是在LMD-GHOST之上應用CasperFFG構建的。所以要想搞清楚完整的以太坊共識協議，就必須了解這兩個部分。此外，這些設計真的很有趣。我打算梳理一下這兩個協議的背景和演進，以及它們簡單的工作流程。

PoS共識算法的三大流派如下：

1.Nakamoto-inspired

2.PBFT-inspired

3.CBCCasper

Animoca Brands旗下NFT系列Mocaverse地板價升至0.778ETH，7天漲幅達50.51%:9月9日消息，據NFTGo顯示，Animoca Brands旗下NFT系列Mocaverse地板價升至0.778ETH，7天漲幅達50.51%，24H交易額增幅為400.19%。[2023/9/9 13:27:55]

Nakamoto-inspiredPoS是一種基于鏈的算法，模擬在PoW中挖礦。它通過偽隨機選擇驗證者來創建新區塊。其在2012年的「Peercoin」論文中首次提出，peercoin是基于權益證明共識的第一個加密貨幣。

數據：比特幣手續費昨日創下635.35 BTC的歷史新高:金色財經報道，根據Tokenview的數據，比特幣手續費昨日創下635.35 BTC的歷史新高，費用同比上漲了57.3%。[2023/5/9 14:52:25]

PBFT-inspiredPoS基于多年對拜占庭容錯的研究。在2014年的「Tendermint」論文中首次提出。一般來說，這些算法會選擇一個代表賬本規范交易的唯一鏈。

Casper直接繼承了BFT算法，做了一些修改。CBCCasper是由@VladZamfir提出的，有一些很好的資料可以更充分地解釋它。

國家信息中心主任：構建跨異構底層框架的區塊鏈基礎設施已成核心問題:金色財經報道，國家信息中心主任劉宇南表示，當前，我國區塊鏈技術創新持續深入，與人工智能、云計算、大數據等數字技術深度集成，與經濟社會多領域場景、應用融合也在不斷深化，并孕育和催生了元宇宙、NFT（非同質化通證）、WEB 3（新一代互聯網）等數字經濟的新業態、新模式，區塊鏈基礎設施的重要性日漸提升，特別是構建跨異構底層框架的區塊鏈基礎設施已成為我國區塊鏈健康有序發展的核心問題。（新京報）[2023/2/19 12:15:19]

V神的CBCCasper教程

VladZamfir寫的CBCCasper歷史

Santiment：BTC和ETH需要增加一些網絡效用，來證明目前的市值是合理的:1月3日消息，區塊鏈分析公司Santiment發文稱，根據Santiment Feed的NVT價格預測模型，BTC和ETH市值較高，需要增加一些網絡效用來證明他們目前的市值是合理的；兩個網絡的流通率都需要在2023年回升。

Santiment推文中分享的快照顯示，BTC自去年8月以來一直出現看跌流通背離；自2022年12月以來，ETH一直在看跌和看漲循環之間交替。[2023/1/3 22:22:53]

CBCCasper介紹視頻

雖然以太坊最終選擇了CasperFFG而不是CBCCasper，但對CBCCasper的研究也很有價值，比如滿足以太坊需求的分叉選擇規則「LMD-GHOST」。CasperFFG由V神和VirgilGriffith在2017年提出，引入了justification和finalization的概念，并引入了slashingconditions和動態驗證者機制，這些都是非常重要的特性。

CasperFFG用于保證「最終性」，這在PoW中是不存在的。簡單來說，每個驗證者都會對檢查點進行投票，經過兩輪投票后，檢查點將被「最終確定」。

所有最終確定的檢查點都成為規范鏈，所有忠誠節點都同意他們永遠不會逆轉這條鏈。「最終檢查點」之后的區塊可以隨意分叉，但之前的區塊不允許分叉。

CasperFFG除了通過「最終性」來保證區塊鏈安全外，還引入了slashing條件來懲罰所有違反規則的驗證者，所有違反規則的驗證者都將被跟蹤和懲罰。

除此之外，CasperFFG是無需許可的，pBFT通過一個列表來維護共識，只有列表中的人才能成為參與者。CasperFFG構建了動態驗證者機制，所有驗證者可以自由進出。CasperFFG用于保證「最終性」和「安全性」，負責確認區塊的最終狀態，但不負責創建新區塊，所以它需要底層區塊鏈和分叉選擇規則。

以太坊使用的分叉選擇規則是基于GHOST，該規則最早在2013年的一篇論文中提出。2017年，@VladZamfir在CBCCasper工作時，他嘗試將GHOST與Casper結合，產生了一個變種「LMD-GHOST」。

區塊鏈允許分叉，當出現不同的分支時，應該選擇哪條鏈繼續添加后續新區塊，需要分叉選擇規則。PoW使用的是最長鏈規則。思路是鍛造最長的鏈需要最多的算力，所以這條鏈是最可信的。所以當所有礦工添加新區塊時，他們會默認在最長的鏈上添加。

GHOST的思路與此類似，其選擇票數最多的鏈而不是高度最長的鏈，LMD-GHOST做了一些修改，只考慮最近的投票。

LMD-GHOST的規則很簡單：

-從創世區塊開始；

-每次有分叉，選擇票數多的分支；

-重復，直至找到blockleaf；

-返回鏈的頭部；

這是CasperFFG和LMD-GHOST的演變以及它們如何工作，它們共同保證「安全」「活性」。LMD-GHOST允許提議者隨時創建新區塊，新區塊將按照分叉選擇規則添加到權重最大的鏈上。雖然CasperFFG將根據所有驗證者的投票最終確定一個規范鏈。所有忠誠節點默認接受規范鏈，從而獲得安全。

共識真的很有意思，以太坊對PoS的研究始于2014年，2022年完成了合并。這是一條漫長而曲折的道路，過程中誕生了許多奇妙的想法、設計和工程。

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