Eth2 Staking系列：共识机制篇
本期我们的主题是eth2背后的共识机制。Eth2使用了一种精致的方式来辨别区块链的前部区块和构成区块。 Eth2混合了两种机制（LMD-GHOST及Casper FFG）以达成协议共识，不仅使得网络在长时间运营时需要安全性较慢，并且在受到反击时也能确保安全性。
本期我们的主题是eth2背后的共识机制。Eth2使用了一种精致的方式来辨别区块链的前部区块和构成区块。
Eth2混合了两种机制（LMD-GHOST及Casper FFG）以达成协议共识，不仅使得网络在长时间运营时需要安全性较慢，并且在受到反击时也能确保安全性。1. 三元悖论FLP不可能性（FLP impossibility）[1]是分布式计算领域的一个关键成果，其认为分布式系统不有可能同时具备安全性(safety)、活性(liveness)和几乎异步性(full asynchrony)，除非是在对系统作出不合理假设的情况下。安全性指要求无法被撤消，活性则所指针对新事物作出要求。
如果在信息传送中没时间容许，那么该协议是异步的。如果节点需要可信地展开通信，一直真诚地遵循协议且誓言宕机，那么要达成协议共识非常容易，但这不是真实情况。当这些假设不正式成立时，FLP不可能性证明了最少要折中以下三者中的一项：安全性、活性或几乎异步性。
2. 末端自由选择规则：GHOSTsEth2用于Greedy Heaviest Observed Subtree (GHOST，自私最轻可仔细观察子树协议) [2]作为其末端自由选择规则。在GHOST协议中，取得投票数最低的末端将被选为链头（将每个末端区块及其各自子区块的所有票数算入考虑到）。换句话说[3]，每当再次发生末端时，GHOST不会自由选择取得更加多消息反对的区块子树（多数最近消息要么反对该区块，要么反对该区块的其中一个子区块）。
此算法不会仍然反复这种操作者，以后超过没子区块的区块。与最久链规则比起， GHOST的优点在于需要在网络延后较高时减少反击效率，同时最小化链重组的深度。
原因是即使攻击者需要高效地在其末端链上之后产生区块，尝试使该链沦为最久链，GHOST也不会自由选择另一条票数更高的末端链。具体来说，Eth2在其PoS机制中使用了GHOST的一个变体，即Latest Message Driven GHOST (LMD-GHOST，由最新消息驱动的GHOST)。LMD-GHOST背后的理念是计算出来链头时，只需考虑到每个检验者最近的投票，而不是过去产生的任何投票。
这种方式很大地增加了运营GHOST所需的计算出来量，因为继续执行末端自由选择规则时必须考虑到的末端数量，不有可能小于检验者的数量（Big O表示法中的O(v)）。在GHOST的规则中，检验者/矿工随时可以在区块链上加到新的区块（活性），并且可以在区块链历史中的任何时间点展开这种操作者（异步性）。因此基于GHOST协议的区块链不具备活性和几乎异步性，根据FLP不可能性，我们可以推断出其安全性不会大打折扣。安全性的折中不会以区块重组的形式展现出出来，区块链可能会忽然横跨深度给定转换末端。
这似乎是不理想的状况，eth1链应付这种情况的方式是让用户假设矿工的区块必须多久才能被全网接管到，因此交易必须等候x个证实。然而eth2并会作出此类假设。3. 友好关系的确定性小工具（FFG）丧失安全性的区块链是违宪的，因为无法针对任何要求达成协议共识，用户也无法就链的状态达成协议完全一致。Casper the Friendly Finality Gadget (Casper FFG)[4]之后因此问世。
Casper FFG机制在作出决策的时候更加偏向于确保安全性而非活性。这就意味著虽然Casper FFG能作出最后性决策，但如果网络状态不理想，它有可能无法就任何事情作出决策。
FFG机制是经典简单拜占庭容错（PBFT）[5]在加密经济学领域的一种应用于，首先节点回应他们想就某事达成协议完全一致（justification），然后就彼此之间达成协议的一致性构成共识（finalisation）。Eth2并会在每个slot（一个区块分解的预计时间）都展开证明和最后证实，而是每32个slots展开证明和最后证实，每32个slots就称作一个epoch。首先，检验者要对一个epoch中的所有32个区块展开亲笔签名，回应早已达成协议完全一致。如果2/3的检验者展开了亲笔签名，那么这些区块就获得了证明。
在后一个epoch中，检验者们不会展开一次投票，指出他们看到了之前被证明的epoch，如果有2/3的检验者投票，那么前一个epoch就被最后确认，并且永久地沦为Eth2链的一部分。FFG这种方式十分高明。投票实质上由两个子投票包含，一个用作证明epoch，另一个用作对证明过后的epoch展开最后证实。
这节省了很多节点之间额外的通信市场需求，有助构建将网络规模不断扩大至数百万检验者的目标。4. “同袍同泽”的共识机制Eth2的共识既倚赖于LMD-GHOST机制（减少新的区块，网卓新闻网，要求区块链链头），也倚赖于Casper FFG机制（最后要求哪些区块沦为区块链的一部分）。
GHOST特别强调活性，需要较慢高效地将区块加到入区块链，而FFG则与GHOST相辅相成，通过对epochs展开最后确认，填补了安全性的缺陷。
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