以太坊布满活力的开拓者社区从未遏制过对当前网络的创新，无论是其焦点层 (Layer 1) 照旧 Layer 2。从管理的角度来说，以太坊将来打算的进级并不会一路平坦毫无荆棘。假如将来以太坊2.0上线了几年之后，我们感想收到约束并但愿搭建以太坊3.0，那也意味着我们在前者的焦点设计方面的失败。

许多文章都在接头以太坊 2.0的蹊径图、研究提案及其成长近况。然而有关以太坊2.0内部运行背后的设计原则和稳定量的文章却不多。

假如没有对生意业务举办全局性验证，那网络的安详性将会受到什么影响呢？应该如何选择验证的参加者同时阻止验证把持的呈现呢？应该如何设计鼓励法子，以最大限度地提高数据可用性和参加的努力性?

02.存心的恶意行为：罚没 (slashing)

凡是对付 PoS 链的一个开放性问题是：应该何时处罚恶意行为，以及应该如何按照行为的严重水平来相应地对验证者举办处罚 (严重水平差异，处罚也应差异)。也就是说，我们需要找到一个足够全面的处罚法子，既能涵盖所有的极度环境，又能保持简捷性。

以太坊2.0类型试图答复以下问题：

由于协议依赖于验证者的勾当，协议的运行也依赖于耐久的时间标准，大概会呈现厚道的验证者下也无法参加验证的环境。厚道的验证者大概因为断电、网络妨碍或其他原因而离线，但我们需要明晰地将离线处罚和恶意行为处罚区分隔来。

最坏的环境下是，钱包/应用开拓者需要相识跨分片生意业务的某些细节，以便通过一些能力显示即时生意业务结算。本日的计较机操纵系统和内部布局比10年前巨大得多，可是大大都应用措施开拓人员并不需要领略那些使计较机构架变得强大的埋没内部结构。将这两者区分隔来是优秀的架构设计的焦点，我们也可以将之当成在搭建以太坊2.0时需要记着的一个设计稳定量。

不管我们是否愿意认可，当前区块链和加密钱币依旧处于襁褓阶段，而且我们本日所做的抉择将敦促区块链和加密钱币在将来多年的加快增长和回收。在转向 PoS 机制方面，我们已经期待了足够长的时间，以太坊应用亦是如此。当前已到了构建以太坊2.0的最佳时间，相关团队也做好了相应的筹备。

基于 PoS 机制的系统的另一个限制就是验证者的逆境，也即系统中的验证者过于懒惰 (离线状态)，一味地相信协议中的其他验证者将会以正确的方法举办区块验证，因此这些懒惰的验证者玩忽职守。这些验证者通过不执行他们的验证职责，从而节减带宽或一般的计较需求，除非他们面对重大的处罚。针对这种环境，可以通过在网络中增加针对数据缺失或错误的签名信息而配置的很是严重的处罚和挑战机制，以此来缓解这种问题。

然而，任何小我私家都大概拥有对个验证者身份 (也即持有大量 ETH 的用户在多个客户端中举办质押，并拥有多个验证者身份)。这只是一项简化共鸣协议的安详性和简捷性的决定。从鼓励设计的角度来说，在对区块举办投票验证时，平等地看待所有参加者长短常重要的，这对付形式化建模 (formal modeling) 也是很重要的。1名验证者=质押 32 ETH，不能多也不能少。

01.验证者离线：Quadratic Leak

通过证明以确定正确的 epoch 查抄点而得到的嘉奖的 1/4;

在颠末多年的研究、摸索和领略需要做出的衡量之后，以太坊摸索着将 PoS 作为其共鸣算法的选择。出于文本中接头的原因，验证者是必然可以或许得到嘉奖的，同时验证实体 (小我私家或企业) 在 Casper PoS 协议中享有平等的报酬，在参加到验证者委员会并得到嘉奖/惩罚方面有着均等的概率。

以太坊2.0中称为验证者的独一要求就是需要持有 32 枚 ETH。在以太坊2.0系统中，不存在署理，没有用于选择验证节点的投票，也没有抉择谁能参加验证的中心化机构。更重要的是，每个实体参加进来的硬性要求是质押 32 ETH，这使得以太坊2.0中的验证者都获得了平等的看待。

以太坊2.0依赖于拜占庭容错阈值，也即必需担保网络中 2/3 的验证者是厚道的验证者。

前方的挑战

生意业务的全局性验证转酿成了间接性验证：每条分片链中的每笔生意业务都将首先由该分片中的验证者举办验证，该分片的验证者会将查抄点 (checkpoints) 提交至信标链中，信标链在以太坊2.0中饰演着各分片链的“协调者”脚色。

而到了2018年时，这两项筹划都获得了重大的推进，且2018年3月份在台北的一场符号性研究集会之后，以太坊研究团队提议将 Casper Proof of Stake 和 Sharding 归并到一项称为以太坊 Serenity (也即以太坊2.0) 的成长方案中。

网络应该具有活性 (liveness)，可以或许有效地从任何劫难性的场景中规复过来；

[备注：在以太坊2.0阶段，每生成64个区块(约莫需要6.4分钟，称为一个epoch)，信标链将从头打乱验证者并将他们从头分派到所有的分片链中。]

其他的区块链平台往往通过采纳一种更为中心化的方法来举办生意业务验证，以此来办理扩展性问题；但对付以太坊而言，这并不是其思量的选项。

构建一台真正的世界计较机

这种环境险些不行能在比特币或以太坊等 PoW 链上产生，因为这需要整合大量的计较本领。然而，由于 PoS 机制并不依赖于计较本领，因此在遭遇这种进攻时会导致网络瓦解 (Zamfir 2014)。

03.验证者嘉奖

以太坊2.0的验证者鼓励法子

这种要领意味着，网络中的新节点只需要从谁人最新的、由网络中的其他节点承认为“finalized”的“checkpoint”开始同步，而不是从首创区块开始同步。也就是说，当新的节点插手到网络中时，新节点对旧节点存在固有的信任。这种现象被称为 PoS 的弱主观性 (weak subjectivity)。当新节点插手网络中时，对在网络所有参加者中已经被“finalized”且不行改动的区块存在主观信任 (subjective trust)。

按照拜占庭式容错，对恶意行为者的处罚将是在一按时距离断内也举办恶意行为的验证者数量的3倍。这有助于处罚大量协同的进攻行为，同时也阻止恶意验证者聚积在一起。也就是说，对付验证者来说，连系起来对网络提倡进攻长短常倒霉的。

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