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上周三，以太坊創始人Vitalik Buterin在布拉格舉行的Devcon4大會上，公布了以太坊發展路線（也被稱為以太坊2.0）的最新信息，其中有一些內容，譯者在之前的文章《以太坊2.0協議核心Beacon鏈詳解》中已經有所提及，而更新的內容包括新鏈將以Serenity為名（之前被稱為Shasper,意指分片和Casper的結合），其包含了Casper、分片、EWASM以及其他一些協議，它會是一條新的區塊鏈，并與當前的以太坊PoW鏈同時存在，且相互連接。

而在第一階段，以太坊開發者們將交付基礎beacon鏈，第二階段則是推出分片數據鏈，第三階段就是啟用狀態交易（EWASM），最后則是迭代、改進以及添加新技術。

而在本文當中，我們將探討beacon鏈的Casper共識機制，Casper共識機制其實有兩個大的版本，一個是Casper FFG（Vitalik版），而另一個則是本文要講到的Casper CBC（Vlad版）。

（圖片來自：Blockchains Expert）

以下內容譯自Vitalik最新發布的帖子《Casper CBC lite via committees》

Casper CBC 的工作流程大致如下：

1. 驗證者發出消息；

2. 每則消息指定驗證者正在投票的區塊，并且還指定了驗證者從其他驗證者處收到的最新消息。

3. 驗證者正在投票的區塊，必須等于或繼承自GHOST分叉選擇規則的頭部區塊（使用其他驗證者的最新消息作為輸入）

4. 唯一的削減條件是（i）上述規則，（ii）驗證者不能生成具有相同序列號的兩則消息，(iii)在后面的消息中，驗證者不能引用具有（比早期消息中的驗證者所引用的消息）更早序列號的消息；

5. 最終確定性是內生的：在某些時候，當有多輪驗證者對X的后代進行投票時，從數學上講，如果沒有大量驗證者發出無效消息，頭部就不可能切換到非X塊；而少于這個量的限制，可使用各種啟發式算法進行檢測和測量。

下面是一個GHOST分叉選擇規則的實例。 字母A，B，C，D，E代表著最近發生的5次投票。

第一個選擇在綠色和黃色塊之間。最后綠色塊獲勝了，這是因為有三張選票來自綠色塊，而只有兩張選票來自其競爭者黃色塊。第二次選擇是在紅色塊和藍色塊之間。而藍色塊以2:1的比分獲勝，而藍色塊只有一個橙色的子塊，所以橙色塊是獲勝者。

這樣做而導致的效率問題是顯而易見的：每則消息都需要引用它已經看到的所有其它消息，這可能會導致O(N^2)的數據復雜性；

本文探討了一種緩解數據復雜性的特定策略，相較于每個驗證者的投票，都是在每個其他驗證者消息的GHOST分叉選擇規則進行評估，其中驗證者被明確地分配給m個其他驗證者的私人委員會（可能是32≤m≤256），并且在他們的消息當中，必須包含對這些m個驗證者簽名的引用。

這種引用可以按序列號，或者通過這些簽名已包含在鏈中的位置來完成。削減條件可簡單地檢查這些消息實際上是否代表GHOST分叉選擇評估m則其他消息，并且計數器總是遞增的。

更具體地說：

1. 對于接受一則消息的鏈，要么 (i) 消息必須對鏈中的區塊進行投票，要么（ii）該消息投票的鏈外（off-chain）區塊必須被納入一個叔塊（uncle）；

2. 對于接受一個叔塊的鏈，這個叔塊的父塊必須 (i)是該鏈的一部分，或者（ii）已經被納入了鏈中，并作為一個叔塊；

3. 對于一條接受一則消息的鏈，引用其最新集的所有消息，都必須被接受；

4. 每則消息都有一個序列號。對于一條接受帶有序列號為n消息的鏈，它必須已接受了來自序列號為0....n?1驗證者的消息；

5. 驗證者可以對具有相同序列號的兩則消息進行削減處理，或者也可以削減一則投票x的消息，其中消息中包含的證據不能證明投票x；

如果委員會足夠大，它們將接近整個驗證者集。并且你可以試探性地確定驗證者的數量。 下面是相關的代碼：

github.com ethereum/research/blob/659f0b31f9337b3e7ee4bde45cdb93c0ed4fd390/graph_cbc/graph_cbc.py

import randomVALIDATORS = 5000
EDGES = 255
FINALITY = 4000assert EDGES % 2 == 1neighbors = list(range(VALIDATORS))
edgelist = neighbors * EDGES
random.shuffle(edgelist)
edges = [edgelist[i*EDGES:i*EDGES EDGES] for i in range(VALIDATORS)]last_votes = '1' * FINALITY   '0' * (VALIDATORS - FINALITY)while 1:
    new_zeroes = []
    for i in range(VALIDATORS):
        votes_for_0 = len([e for e in edges[i] if last_votes[e] == '0'])
        if votes_for_0 * 2 > EDGES:

注意，這部分代碼是截取的，完整代碼可訪問：https://github.com/ethereum/research/blob/659f0b31f9337b3e7ee4bde45cdb93c0ed4fd390/graph_cbc/graph_cbc.py

結果就是m ≈ 256 ，容錯率似乎接近20%，非常接近 Casper CBC兩輪內最大的可能值25%。雖然我們失去了幾個百分點的安全性，但我們獲得了一個令人驚訝的簡約協議表示，否則的話，就可能需要一些相當復雜的數據結構。

此外，請注意，這種Casper CBC的風格，基本上與Avalanche（雪崩協議）的工作方式非常相似，其中每個節點通過對其他節點委員會進行調查而獲得共識。這里的主要區別在于，委員會是通過協議選擇的，削減條件會強制執行合規性，而GHOST則被用作分叉選擇規則，以擴展N元共識鏈，從而有效地實現經濟安全。這表明可能存在著一個更為通用的框架，它可以有效地包含Casper CBC以及Avalanche；

進一步的工作：

1. Casper CBC的容錯性，可通過增加的等待回合數，來提高到 （1/3-?）。那么我們是否可以用一種類似的技術，將容錯率提高到20%以上呢？

2. 有沒有辦法，在這個設置當中讓分片自然地發生呢？一般而言，這種目標，可用某種DAG技術來替換鏈式機構來完成，其中每個區塊都知道其分片的父級，以及其他分片中的的第十個最新和較舊的區塊，并且期望驗證者，僅完全驗證尚未被足夠大的驗證者樣本所驗證的區塊；