ETH:V神發布ETH2.0信標鏈首個硬分叉提案HF1 引入更公平的節點懲罰機制

以太坊創始人V神在推特上介紹了以太坊信標鏈第一個硬分叉（暫定名為“HF1”）升級提案。V神稱，HF1添加了輕客戶端支持，簡化了規范，提高了效率，并引入了懲罰性較小的不活躍懲罰機制。根據文件，硬分叉將使開發人員可以對最近發布的信標鏈進行一些關鍵的升級，也將成為將來進行更深層更改的有用測試。其中輕客戶端支持對資源的要求最低，并且可以在移動設備上運行的節點。這將允許“最小化信任的錢包”能夠自己驗證區塊鏈，而不是依賴于外部服務提供者。”

HF1是以太坊信標鏈的第一個硬分叉升級的暫定代碼名稱（有關該硬分叉的長期命名思路，請參見此處）。HF1的主要目標是：

添加輕客戶端支持

修復信標鏈中的一些脆弱點。這些脆弱點被發現時已經太晚而沒能在信標鏈創世啟動時修復。

在較小的更改升級環境下對信標鏈的硬分叉升級機制進行測試，以便以后進行更大的更改。

V神發文探討CEX的安全性：希望技術上使交易所接近非托管:11月19日消息，針對FTX事件，V神發文”安全的CEX：償付能力證明“，探討使交易所更接近去信任化的嘗試歷史、這些技術的局限性，以及一些新的、更強大的想法，這些想法依賴于ZK SNARK和其他先進技術。

V神表示，使用ZK-SNARKs可改善隱私和穩健性，將所有用戶的存款放入一棵Merkle樹中，并使用 ZK-SNARK 來證明樹中的所有余額都是非負的，加起來為一些聲稱的價值。如果我們為隱私添加一層哈希，則提供給每個用戶的Merkle分支將不會透露任何其他用戶的余額。

對于更進一步，不想僅僅證明交易所有資金來償還用戶，更要防止交易所完全竊取用戶的資金。V甚表示，理想的長期解決方案是依靠自我托管，并輔以多重簽名和社交恢復錢包等技術，以幫助用戶應對緊急情況。在短期內，有兩種明確的替代方案：Coinbase等托管交易所、Uniswap等非托管交易所。

最后，V神表示，短期內，交易所分為兩個明確的“類別”：托管交易所和非托管交易所。今天，后一類只是DEXes，例如Uniswap，未來我們可能還會看到加密“受限”的CEXes，其中用戶資金保存在類似于validium智能合約的東西中。我們也可能會看到半托管交易所，我們用法定貨幣而不是加密貨幣來信任它們。

兩種類型的交易所都將繼續存在，而提高托管交易所安全性的最簡單的向后兼容方式是添加儲備證明。這包括資產證明和負債證明的組合。為兩者制定良好的協議存在技術挑戰，但我們可以而且應該盡可能地在兩者上取得進展，并盡可能開源軟件和流程，以便所有交易所都能受益。

從長遠來看，V神希望我們越來越接近于所有交易所都是非托管的，至少在加密方面是這樣。錢包恢復將存在，并且可能需要為處理小額交易的新用戶以及出于法律原因需要此類安排的機構提供高度中心化的恢復選項，但這可以在錢包層而不是在交易所本身內完成。[2022/11/19 22:06:43]

HF1中提出的共識更改內容包括：

V神發文支持比特幣最大主義：比特幣是值得持有的強大資產:金色財經報道，4月1日，V神（Vitalik Buterin）發布文章《為比特幣最大主義辯護》（In Defense of Bitcoin Maximalism）支持比特幣最大主義，他表示，我們生活在一個危險的世界里，保護自由是一件嚴肅的事情，區塊鏈的核心是一種安全技術——一種從根本上保護人們并幫助他們在如此不友好的世界中生存的技術。

比特幣有兩個關鍵要素出色地完成這項任務：(i)強大且可防御的技術堆棧（1 MB塊大小、2100萬代幣總供給和簡單的中本聰PoW共識機制）和(ii)強大且可防御的文化（不妥協、堅定的最大主義文化）。

像比特幣這樣的加密資產具有真正的文化和結構優勢，使其成為值得持有和使用的強大資產。貨幣不僅僅是區塊鏈的“第一個應用程序”，還是迄今為止最成功的一個。到目前為止，加密貨幣最成功的是存儲財富和支付。[2022/4/2 14:00:11]

我們向信標鏈添加一個隨機抽取的“同步委員會”。這樣做的目的是允許輕客戶端使用很少的overhead（每天最少僅需大約20千字節，驗證單個區塊僅需大約500字節）來確定鏈head。這將使輕客戶端實際上可在移動設備、內置瀏覽器之類的使用案例中使用信標鏈，從而為實現更加信任最小化的錢包生態系統鋪平道路。

動態 | V神發布關于“跨分片交易”的新建議:10月29日，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin發表了一份關于“在以太坊網絡上實現跨分片事務”提案。根據文章，第二階段的主要要求之一是能夠在分片之間快速移動ETH。V神補充說，雖然通過接收機制通常可以實現跨分片事務，但是跨分片ETH需要更多的協議活動。[2019/10/30]

在每個時間段（約27小時）內，隨機選擇1024位驗證者作為同步委員會的成員。同步委員會中的驗證者節點將發布簽名以向當前的head進行證明。這些簽名將作為LightClientUpdate對象的一部分進行廣播，該對象可以幫助輕客戶端找到這個head，并將被包含在信標鏈中以得到獎勵。

更多內容：

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2130

我們替換了證明者獎勵的計算方式。不同于存儲PendingAttestation對象并且最后處理它們，我們選擇添加了一個位域，用于存儲每個驗證者的狀態，從而可以實時累積有關誰參與的數據。位域按“改組順序”排序，以確保同一委員會中驗證者的記錄一起顯示。這種更改的目的是簡化客戶端實現，并使更新Merkle樹更加便宜。

動態 | V神發5篇博文談以太坊2.0未來將遇到的難題:據Coindesk文章報道，在以太坊Devcon大會期間，V神筆耕不輟，連發5篇博客文章，談論以太坊2.0未來將遇到的難題。現整理如下：

1.在短期內（指如果ETH2.0發布），將ETH從以太坊2.0轉移到以太坊1.0仍然存在這個可能。以太坊2.0開發人員Preston Van Loon表示，在ETH 2.0和 ETH 1.0之間創建雙向橋的復雜性給兩個鏈帶來了“安全風險”。Buterin提出了兩種可能的方法來在兩個區塊鏈之間建立“橋梁”。他承認，“如果以太坊2.0遭到破壞，這兩項建議都需要在以太坊1.0方面采取緊急補救措施。”為了降低此類風險，Buterin建議在投票期間啟用“人為干預”，以逆轉從以太坊1.0網絡進行的遷移。目前這仍然是項建議，研究人員還沒在 ETH 2.0中設計遷移“橋梁”。

2.在ETH2.0和ETH1.0完全合并之前，以太坊2.0可能會與ETH1.0并行使用多年。區塊鏈研究員Mihailo Bjelic表示，在開發人員確定其可靠性之前，以太坊2.0這樣的復雜系統不應取代當前的以太坊主網。V神在博客文章中稱，希望這種過渡是平穩的。

3.調用有關以太坊2.0區塊鏈的數據將比以前更加昂貴。V神針對這些問題，在博客文章中建議開發人員可以在編寫驗證器時控制其規模等。

4.以太坊將失去原子交易的能力。ETH 2.0將破壞以太坊上原子交易能力，即一次完成所有交易（交易拆會在不同分片間完成）。V神認為，不同應用之間可以具備更強交互能力，但也會使一些活動受阻，使得更難吸引加密貨幣交易者。

5.V神在博客文章中提出ETH 2.0 在發布時分片數量會降低，先前為1024個分片，現在提出的為64個分片，主要好處是以太坊2.0的分片之間可以通信更快，更簡單。[2019/10/25]

具體參考：

動態 | V神發表區塊鏈方向開發應該集中在第一層還是第二層功能的看法:據AMBCrypto消息，對于區塊鏈的開發應該集中在第一層還是第二層功能上的爭議，V神發表了自己折中的意見。考慮到區塊鏈的發展對未來的影響，V神說道：“我真的認為區塊鏈將變得越來越成熟。第一層將變得更穩定，第二層將承擔越來越多不斷出現的發明和改變的重擔。”[2018/8/29]

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2176

我們對驗證者集進行更改，并且懲罰記賬僅每64個時期（epoch）發生一次，而不是每個單一時期。這樣做的目的是大大降低處理“空白時期過渡”的復雜性——例如，有一條鏈的參與度非常低，其中兩個連續的區塊相隔一千個slot，它們之間只有一個空白時期。為了處理這樣的鏈，目前客戶端需要每個時期重新計算每個驗證者的余額一次，以此對驗證者進行不活躍懲罰；而在新的提案中，他們只需要每64個時期執行一次。

此外，我們對不活躍懲罰的工作方式進行了兩項更改：

不活躍懲罰將變為每個驗證者的二次方。也就是說，如果存在不活躍懲罰，在此期間完全離線的驗證者會損失約10％的余額，那么在此期間90％的時間在線的驗證者現在只會損失約0.1％的余額（相對于? 1％）。這試圖將處罰重點放在真正行為不當的節點上，減少對由于網絡連接問題而離線的誠實節點。

更多的討論可以參考此處：

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/issues/2098

驗證者不活躍懲罰在確定后逐漸減慢而不是停止。這樣可確保一旦達到最終狀態，離線節點將繼續失去余額一段時間，從而確保驗證者在線時間百分比顯著高于2/3，而不是僅稍高于該閾值。

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2192?

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2194

值得慶祝的一點是，通過削弱驗證者罰款，我們可能稍微（盡管尚未完全）走出困境。我們將對常數進行更改：

INACTIVITY_PENALTY_QUOTIENT: reduced from 2**26 (= 67,108,864) to 3 * 2**24 (= 50,331,648)

PROPORTIONAL_SLASHING_MULTIPLIER: increased from 1 to 2

MIN_SLASHING_PENALTY_QUOTIENT: reduced from 2**7 (= 128) to 2**6 (= 64)

（區塊，slot）對（pair）的分叉選擇

當前，如果在最近的slot中沒有發布任何塊，則出于該slot期間的LMD GHOST證明的目的，視為證明者正在支持的鏈中的最新區塊。例如，在下面的這張圖中，BLANK上的證明算作A上的證明：

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但是，這為34％攻擊打開了大門。假設為每個slot分配了m個驗證者，其中惡意攻擊者控制了0.34 * m。攻擊者也有權為slot n + 1發布區塊B。攻擊進行如下：攻擊者不發布B，也不發布其任何證明。所有誠實的證明人都會投票支持聲稱他們在第n個slot中看到區塊A而在第n + 1個slot中什么都沒有看到的說法，當前該計數被視為對A的投票。在第n + 2個slot中，一個誠實的提議者會在A上面構建一個區塊C， 此時，惡意提議者會向slot n + 1和n + 2公布B及其對B的證明。上面的分叉有0.68 * m個驗證者支持它，但頂部分叉只有0.66 * m的支持，因此下面的分叉獲勝。

這種攻擊在該論文的 3.1章節中進行了更加詳細的描述：

https://econcs.pku.edu.cn/wine2020/wine2020/Workshop/GTiB20_paper_8.pdf

擬議的解決方案是更改分叉選擇的工作方式，從而使其對（區塊，slot）對的樹進行操作，而不是對區塊樹進行操作。因此，在上圖中，slot n + 1中的誠實投票將計為對（BLANK，n + 1）的投票，因此它們將正確地計為支持上面的分叉，因此上面的分叉獲得的支持為1.32 * m，從而擊敗攻擊。

https://github.com/ethereum/eth2.0-specs/pull/2197

在分叉選擇中存在一種“余額攻擊”，擁有2％驗證者的攻擊者會在一個slot結束之前的正確時間發布少量證明，說服網絡中超過49％的人認為某個區塊A獲勝，而超過49％的網絡則認為B區塊獲勝。如果他們正確地安排了廣播的時間，則每一組驗證者都會按時看到針對他們的消息，但是沒有時間在這個slot結束之前將消息重新廣播到另一組驗證者。如果網絡環境對于攻擊者而言是最佳的，則它們可以無限期地重復。

提議的解決方案是通過授權下一個slot的提議者對分叉選擇產生暫時但重大的影響，從而將所有驗證者的支持方向決定性地轉移到一側或另一側，從而“打破了對稱性”。

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/lmd_ghost_mitigation?

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