Từ PoW đến PoS, con đường tiến hóa của Ethereum
大盐
2019-01-23 03:59
本文约5290字,阅读全文需要约21分钟
Đổi mới hay cái chết? Đây là một vấn đề.

Li Ni, phó chủ tịch toàn cầu của WanChain, tin rằng PoS Ethereum dân chủ và phi tập trung hơn cơ chế DPoS. Nếu nó chứng tỏ được lợi thế lớn so với PoW, nhiều dự án mới có thể trực tiếp áp dụng phương pháp Fork để chuyển đổi sang PoS.

"Mặt khác, sau khi Ethereum triển khai PoS, tps sẽ được cải thiện rất nhiều, điều này sẽ khiến một số dự án quay đầu từ EOS và TRON, và nắm lấy Ethereum một lần nữa." Li Ni cũng dự đoán, nhưng tốc độ sản xuất khối của Ethereum thì không nhất thiết Nó hiệu quả như siêu nút EOS 21.

Yang Zhen, người dịch Sách vàng Ethereum, tin rằng việc chuyển đổi cơ chế đồng thuận của Ethereum tương đương với việc mở rộng mạng chính, chủ yếu là để giải quyết vấn đề tps và hiện tại hơi khó thực hiện điều này:

"Nếu xét kịch bản ứng dụng, yêu cầu tương tác cao và thời gian xử lý, liệu có cần thiết phải thực hiện tất cả các bước tính toán trên mạng chính?"

"Trước đây, mọi người đã có một cuộc tranh luận sôi nổi. Để mở rộng mạng cấp hai, một số lượng lớn tính toán với các yêu cầu giao dịch nên được đặt trên một mạng cấp hai riêng biệt để thực hiện việc này. Quá trình xác minh có thể được đặt trên mạng chính bằng chứng mạng."

tiêu đề phụ

Thiết kế ban đầu của Casper

Thảo luận về bất kỳ chuỗi công khai nào cũng không thể bỏ qua khái niệm cốt lõi về thuật toán đồng thuận. Vào năm 2013, thuật toán PoS không được viết trong sách trắng Ethereum.

"Mặc dù mô hình chuỗi khối Bitcoin còn rất thô sơ, nhưng thực tế đã chứng minh rằng nó đủ tốt. Trong 5 năm tới, nó sẽ trở thành nền tảng của hơn 200 loại tiền tệ và giao thức trên toàn thế giới."

Đây là một đoạn trong sách trắng Ethereum.Ethereum đã áp dụng cơ chế chứng minh khối lượng công việc PoW của chuỗi khối Bitcoin ngay từ đầu.

Proof of Work của Bitcoin là tìm một số ngẫu nhiên hợp lý để tạo ra xác minh khối bằng cách tiêu tốn rất nhiều sức mạnh tính toán.

Theo quan điểm của Vitalik, PoW không chỉ làm tắc nghẽn “giao thông” và lãng phí năng lượng mà còn dần tiến tới sự tập trung hóa.

Bởi vì với độ khó khai thác ngày càng tăng, việc áp dụng các máy khai thác chuyên nghiệp ASIC đã xuất hiện và sự xuất hiện của các máy khai thác chuyên nghiệp ASIC đã dẫn đến sự độc quyền về sức mạnh tính toán.

PoS - Proof of Stake, là một cơ chế để xác định quyền ghi sổ dựa trên sản phẩm nắm giữ mã thông báo của mỗi nút và thời gian nắm giữ. Ví dụ: nếu sản phẩm của tiền gốc và thời gian của bạn lớn hơn, bạn sẽ được ưu tiên ghi sổ kế toán, sau khi ghi sổ, sản phẩm sẽ bị hủy, quá trình này được gọi là "tiêu hủy ngày xu".

So với bằng chứng về sức mạnh tính toán của PoW, cơ chế PoS có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng một cách hiệu quả, rút ​​​​ngắn thời gian đồng thuận và tránh "cái ác" bởi nhóm khai thác tập trung sức mạnh tính toán.

Mặc dù đã có tiền lệ PPCoin sử dụng PoS trước Ethereum, nhưng việc nghiên cứu và triển khai PoS vẫn chưa trưởng thành vào thời điểm đó. A Jian tin rằng "có nhiều vấn đề trong hoạt động của PPCoin, chẳng hạn như vấn đề 'fork hợp lý' (còn được gọi là vấn đề 'không có cổ phần'). Vào thời điểm đó, các nhà nghiên cứu Ethereum vẫn chưa tìm ra cơ chế PoS đủ an toàn ."

Vitalik Buterin đã đề cập trong bài viết "Quá khứ, hiện tại và tương lai của Casper": "Nghiên cứu bằng chứng cổ phần của Ethereum bắt đầu vào tháng 1 năm 2014, bắt đầu với 'Swordsman Protocol'."

Casper (giao thức đồng thuận kinh tế dựa trên tiền gửi bảo mật) là giao thức chứng nhận vốn chủ sở hữu PoS của Ethereum. Giao thức đồng thuận của Casper có thể hạn chế hành vi của người xác nhận thông qua kiểm soát trực tiếp đối với khoản tiền gửi, khác với bằng chứng cổ phần PoS cổ điển.

Vào tháng 4 năm 2014, Vlad Zamfir đã tham gia phát triển Ethereum với tư cách tình nguyện viên. Theo Vlad, Vitalik cũng đã đề xuất khái niệm "Giao thức bàn tay kiếm" với anh ấy tại Hội nghị thượng đỉnh Bitcoin ở Vienna năm đó.

"Nếu bạn ký hai thỏa thuận cùng một lúc trên fork có cùng cấp độ, thì bạn sẽ mất phần thưởng khối mà bạn có thể nhận được." Đây là ý tưởng do Vitalik đề xuất để giải quyết vấn đề không bị đe dọa .

Sau đó, Vlad chính thức tham gia phát triển Ethereum và chỉ ra rằng trên cơ sở "Giao thức Swordsman" "cho phép người xác minh lưu trữ tiền gửi và số tiền lớn hơn nhiều so với phần thưởng, để loại bỏ các cuộc tấn công hối lộ."

Vào thời điểm đó, Vitalik và Vlad đang giải quyết vấn đề tấn công hối lộ (các giao thức PoS không có tiền gửi ký quỹ dễ dàng bị đánh bại bởi các khoản hối lộ chi phí thấp).

Đầu năm 2015, Vlad gặp một anh chàng tên là Matthew Wampler-Doty, Matthew và Vlad đã đề cập đến khái niệm ký quỹ:

“Trong tương lai sẽ có một cartel (cartel) trình xác thực Tendermint nắm giữ hơn 2/3 số tiền ký quỹ, bởi vì những người xác nhận còn lại không bắt buộc phải xây dựng khối cuối cùng (những 'người xác minh trình xác nhận không phải cartel' này chỉ nắm giữ ít hơn 1/3 số tiền ký quỹ). Những nút có ít hơn 1/3 này sẽ bị chặn và cuối cùng bị xóa khỏi danh sách người xác thực. Một nhóm nút mới nắm giữ hơn 2/3 ( Sau đó, một cartel tiền ký quỹ sẽ được tạo và quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi chỉ còn lại (tối đa) hai trình xác nhận.”

Vlad đã giác ngộ và bắt đầu nghiên cứu "Xác minh Cartel", đồng thời thêm khái niệm này vào "Thỏa thuận kiếm sĩ", đây là thiết kế ban đầu của Casper: Thỏa thuận kiếm sĩ + Tiền đặt cọc.

tiêu đề phụ

Hướng tới một cơ chế PoS

Ethereum hiện có hai nhóm phát triển, một nhóm chịu trách nhiệm phát triển và bảo trì Ethereum hiện tại (phiên bản Ethereum 1.x) và nhóm còn lại chịu trách nhiệm phát triển Ethereum 2.0. Ngã ba Constantinople nằm trong phạm vi nâng cấp phiên bản Ethereum 1.x.

Ethereum 2.0 có liên quan đến giai đoạn hiện tại của Ethereum. 2.0 sẽ bắt đầu từ kế hoạch Serenity và tiến tới cơ chế chứng nhận vốn chủ sở hữu PoS.

Trong cơ chế Casper PoS được đề cập trong bài viết trên, Casper sẽ áp dụng hai phiên bản: phiên bản bằng chứng lai Casper FFG của Vitalik Buterin và phiên bản Casper CBC bằng chứng công bằng thuần túy của Vlad Zamfir.

Theo James Prestwich, tác giả của "ETH 2.0 Engineering Guide", mạng thử nghiệm Ethereum 2.0 dự kiến ​​sẽ được ra mắt vào quý đầu tiên của năm nay.

Trong những ngày đầu của Ethereum 2.0, cơ chế Casper FFG được sử dụng để chạy và tạo các khối. Vào thời điểm đó, chuỗi đèn hiệu (beacon chain) sẽ là một mối quan hệ hình ảnh phản chiếu với Ethereum 1.x. Chuỗi đèn hiệu là chuỗi phụ, nhưng nó không có bất kỳ chức năng nào. Ethereum 1.x là chuỗi chính. Theo cơ chế PoW ban đầu Chặn.

Một Jian, biên tập viên của EthFans, nói với Odaily: "Người dùng có thể đạt được tiêu chuẩn xác thực để tham gia vào chuỗi đèn hiệu bằng cách khóa tiền tệ ether vào hợp đồng có liên quan trên chuỗi PoW và nhận phần thưởng PoS, nhưng tiền tệ ether mới trên đèn hiệu chuỗi không thể được trả lại. về chuỗi chính PoW."

Trong giai đoạn phân mảnh chuỗi đèn hiệu, chuỗi đèn hiệu sẽ tạo ra 1024 phân đoạn, mỗi phân đoạn có một địa chỉ. Chuỗi đèn hiệu Casper FFG sử dụng một cuộc bầu cử ngẫu nhiên thứ hai để hoàn thành xác minh khối và ngăn người xác minh làm điều ác.

Người xác minh cần đặt 32 ether mới vào địa chỉ phân đoạn dưới dạng tiền gửi. Chuỗi đèn hiệu chọn ngẫu nhiên 128 người xác minh làm thành viên ủy ban đang chờ xử lý cứ sau 64 khối (10 khối mỗi phút) và sau đó chuỗi đèn hiệu chọn ngẫu nhiên một số thành viên ủy ban nhất định từ 128 thành viên ủy ban đang chờ xử lý để thành lập ủy ban.

Các thành viên ủy ban được chọn có thể thực hiện xác minh trên các khối tương ứng của họ để tạo khối mới, nhưng thời gian "phục vụ" của các thành viên ủy ban chỉ là 6,4 phút và người điều khiển khối sau 6,4 phút sẽ được sinh ra trong ủy ban mới tiếp theo.

Mặc dù bằng chứng về quyền PoS của Ethereum về cơ bản là quản trị ngoài chuỗi, nhưng các phương tiện kỹ thuật được sử dụng để tăng cường quản trị trên chuỗi về mặt chi tiết.

Yang Zhen, người dịch Sách vàng Ethereum, tin rằng so với chứng chỉ ủy quyền chia sẻ DPoS, PoS của Ethereum muốn tạo ra một phương thức bỏ phiếu bình đẳng hơn, điều này rất khác so với EOS. ."

Tuy nhiên, bản nâng cấp Constantinople dự kiến ​​ban đầu vào ngày 16 tháng 1 không liên quan gì đến Casper FFG và Casper CBC.

Điều đáng chú ý là trong số năm giao thức nâng cấp EIP ở Constantinople, EIP-1234 là chiến lược "luộc ếch trong nước ấm" đã được thiết lập trong quá trình chuyển đổi Ethereum sang cơ chế PoS.

Được đề xuất bởi Afri Schoedon vào ngày 19 tháng 7 năm 2018, thỏa thuận đề xuất trì hoãn bom độ khó trong 12 tháng và giảm phần thưởng cho người khai thác từ 3 ETH xuống 2 ETH.

Đề xuất đã được thông qua tại hội nghị video dành cho nhà phát triển Ethereum vào ngày 31 tháng 8 năm ngoái và được triển khai khi hard fork Ethereum Constantinople.

Mô tả hình ảnh

Sơ đồ kiến ​​trúc của Ethereum 2.0 là của Hsiao-Wei Wang

tiêu đề phụ

chữ

Từ năm 2015 đến năm 2016, nghiên cứu của Vitalik và Vlad về PoS vẫn đang trong giai đoạn khám phá và các vấn đề về "tình thế tiến thoái lưỡng nan của ngư dân" và "sự đồng thuận đặt cược" trong nghiên cứu khả năng mở rộng đã chiếm phần lớn thời gian của nhóm phát triển Ethereum.

Vitalik sau đó kết luận: "Chúng tôi đã gặp phải một loạt thất bại trong việc giải quyết một số vấn đề cốt lõi trong PoS, khả năng mở rộng và Vlad đã lặng lẽ đình chỉ mọi công việc của mình ở Casper CBC."

Sự cố DAO và cuộc tấn công DoS khiến nhóm Ethereum gần như không có thời gian để chăm chút cho hướng nghiên cứu trước đó trong khoảng thời gian 6 tháng.

Cho đến năm 2017, nghiên cứu về Casper của Vitalik và Vlad đã tạo ra một bước ngoặt. Đầu tiên, Ethereum đã phát triển một giao thức gọi là cắt giảm tối thiểu: khi một khối được 2/3 số người xác minh chấp thuận trong một vòng nhất định, khối mẹ của khối đó sẽ được hoàn thiện.Điều kiện cắt giảm tối thiểu là ý tưởng cốt lõi của Casper FGG .

FFG là một cơ chế đồng thuận lai PoW+PoS trong giai đoạn chuyển tiếp của Ethereum. Trong thiết kế ban đầu của FFG, Vitalik đã áp dụng giao thức bằng chứng cổ phần lên giao thức bằng chứng công việc của Ethereum, nghĩa là các khối vẫn sẽ được đào thông qua bằng chứng công việc, nhưng sẽ có một cuộc kiểm tra bằng chứng cổ phần mỗi 50 khối. Điểm (khối PoS) để đánh giá tính hữu hạn.

Vitalik hào hứng cho biết: "Đây sẽ là một cơ chế cho phép chúng tôi nhanh chóng chuyển sang sự đồng thuận kết hợp với tác động tối thiểu đến các chuỗi khối hiện có và sau đó về mặt lý thuyết, chúng tôi sẽ có thể nâng cấp lên bằng chứng cổ phần đầy đủ."

Để đạt được mục tiêu này, nhóm phát triển Ethereum cũng đã tạo một ứng dụng khách thử nghiệm Python, sử dụng các VPS, máy chủ và giao tiếp máy tính khác nhau để thử nghiệm.

Vlad cũng đã xuất bản một bài báo về Casper CBC vào năm 2017. Không giống như FFG, CBC nhấn mạnh"bản sửa lỗi", giao thức nêu rõ:

Bạn chính thức nhưng chỉ xác định một phần giao thức.

Xác định các thuộc tính phải được chỉ định cho giao thức này.

Giao thức được bắt nguồn từ việc thỏa mãn tất cả các thuộc tính mà nó được quy định để chỉ định.

Trong giao thức CBC, có một máy tiên tri bảo mật dự đoán. Khi đặt một ngoại lệ cho một ước tính lỗi hợp lý, nó sẽ liệt kê tất cả các lỗi có thể xảy ra trong tương lai. Trong một khoảng thời gian nhất định, tính chính xác của nó được xác định bởi quá trình xây dựng của nó. đảm bảo . CBC là bằng chứng cổ phần PoS thuần túy và dự kiến ​​sẽ được triển khai trong Ethereum 3.0.

"Độ khó bom" bị trì hoãn cũng được đề xuất vào thời điểm này. Vào ngày 21 tháng 6 năm 2017, giao thức EIP-649 đã đề xuất trì hoãn độ khó của quả bom trong quá trình nâng cấp Constantinople, giảm thời gian khối trung bình xuống dưới 15 giây, đồng thời giảm phần thưởng khối từ 5 ETH xuống còn 3 ETH, đó là Thời gian mua chuyển đổi của Ethereum.

Vào năm 2018, một số nhóm phát triển Ethereum đã cố gắng triển khai công nghệ sharding. Theo Vitalik:

“Về khía cạnh sharding, cuối cùng cũng trở nên rõ ràng rằng việc có cốt lõi của hệ thống sharding trên chuỗi PoS mang lại cho chúng tôi hiệu quả cao hơn.”

"Trở thành một hợp đồng trên chuỗi PoW, chúng tôi phải đối phó với chi phí hoạt động của EVM, cơ chế Gas và thời gian tạo khối PoW không thể đoán trước; PoS + sharding có thể mang lại một loạt lợi ích như thời gian tạo khối nhanh hơn."

tiêu đề phụ

tranh cãi đang diễn ra

Dòng cuối cùng trong hồ sơ blog cá nhân của Vitalik có nội dung: Tôn giáo: hầm mộ.

Đầu năm 2014, Vitalik cho biết: "Proof of stake vẫn là một trong những cuộc thảo luận gây tranh cãi nhất trong lĩnh vực tiền điện tử." Ngày nay, những người khác nhau vẫn có quan điểm khác nhau về vấn đề cơ chế đồng thuận.

"Tổn thất năng lượng đã giảm và không cần phải khai thác nữa. Về lý thuyết, PoS sẽ giảm đáng kể nguy cơ tập trung hóa." Li Ni tin rằng PoS tiên tiến hơn nhiều so với PoW.

Liu Jie, người phụ trách Kuangbao, tin rằng PoW không có gì sai, nhiều người cho rằng đó là một sự lãng phí điện, nhưng cách hiểu của tôi thì ngược lại: "Tiền điện của thợ mỏ thực sự dựa vào vai trò của nền kinh tế để cải thiện tính bảo mật của tài sản kỹ thuật số PoW. Vì vậy, tài sản lớn, cần rất nhiều hóa đơn tiền điện để duy trì sự an toàn và hoạt động của nó.”

Cơ chế PoW đã tạo ra sự độc quyền, trong khi PoS là trò chơi dành cho các nhà tư bản. Người nghèo càng nghèo hơn, người giàu càng giàu, ngay cả khi Ethereum thoát khỏi thế độc quyền, nó chắc chắn sẽ rơi vào khoảng cách giàu trở lại. Bất kể quản trị trên chuỗi hay quản trị ngoài chuỗi, các quy tắc và thủ tục của cơ chế đồng thuận đều do con người xây dựng.

Vấn đề cơ chế đồng thuận đã được tranh luận không ngừng trong ngành, nếu nó nâng lên cấp độ quản trị xã hội loài người, thì chẳng qua là bạn quản lý nó tốt như thế nào, hay bạn quản lý nó ít đến mức nào. Dưới tiền đề bảo mật nhất định, quản lý tập trung yếu kém chắc chắn sẽ dẫn đến các vấn đề về hiệu quả.

Gu Ya, người sáng lập The Force, nói với Odaily: "Hiện tại, bất kể DPoS hay PoS, từ quan điểm bảo mật, cả PoW đều không hoàn hảo. Điểm không hoàn hảo duy nhất của PoW là nó quá phi tập trung, quản trị cộng đồng không tốt, và quảng cáo rất chậm. Nhưng không có cách nào, bảo mật và phân quyền là một trong hai vấn đề, ví dụ, khi nhóm của chúng tôi đang làm việc, nó được gọi là PoW, và khi đang họp, nó được gọi là PoS , bởi vì CEO có tiếng nói cuối cùng.”

"Vấn đề duy nhất với PoS là nó vẫn chưa được tạo ra. (PoW) Ethereum đã kêu gọi PoS trong một hoặc hai năm, nhưng nó vẫn chưa được tạo ra và không có gì sai với mã. Không có vấn đề gì Có gì thay đổi trong bản nâng cấp one-fork này không? Không? Đã điều chỉnh một số lỗi và sau đó tối ưu hóa một vài dữ liệu."

Vào tối ngày 18 tháng 1, nhóm phát triển Ethereum một lần nữa hoãn sự kiện nâng cấp Constantinople sang ngày 27 tháng 2 lúc 16:56, với chiều cao khối là 7.280.000, liên quan đến lỗ hổng giao thức EIP-1283 trong một cuộc gọi hội nghị.

Nếu Ethereum được nâng cấp thành công, vấn đề bom độ khó có thể để lại bao nhiêu thời gian cho nhóm phát triển Ethereum trước khi yên bình đến?

A Jian tin rằng: "Thật khó để nói, có thể là giữa năm, có thể là cuối năm. Có rất nhiều vấn đề thực sự cần được giải quyết trong quá trình này. Trước tiên, hãy xác định các quy tắc lựa chọn ngã ba trên đèn hiệu chuỗi, và sau đó thực hiện hợp đồng cam kết trên chuỗi PoW."

Nếu Ethereum phát triển lên 2.0, vấn đề cuối cùng cần giải quyết không gì khác hơn là ba điểm:

(1) Hiện thực hóa cơ chế đồng thuận PoS mạnh mẽ;

(2) Sự phân mảnh;

(3) Chuyển đổi EVM sang EWASM.

Tóm lại rất đơn giản: một nền tảng hợp đồng thông minh phi tập trung có thể hoạt động ổn định và hiệu quả. Tốt hay xấu, hãy làm một cái trước.

——---——————--

Tác giả, Wu Yan, tập trung vào báo cáo khai thác và chuỗi khối. Bạn có thể thêm WeChat BIG-BYE để liên lạc. Vui lòng lưu ý vị trí và lý do của bạn

大盐
作者文库