上周三，以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin在布拉格舉行的Devcon4大會(huì)上，公布了以太坊發(fā)展路線（也被稱為以太坊2.0）的最新信息，更新的內(nèi)容包括新鏈將以Serenity為名（之前被稱為Shasper，意指分片和Casper的結(jié)合），其包含了Casper、分片、EWASM以及其他一些協(xié)議，它會(huì)是一條新的區(qū)塊鏈，并與當(dāng)前的以太坊PoW鏈同時(shí)存在，且相互連接。

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

而在本文當(dāng)中，我們將探討beacon鏈的Casper共識(shí)機(jī)制，Casper共識(shí)機(jī)制其實(shí)有兩個(gè)大的版本，一個(gè)是Casper FFG（Vitalik版），而另一個(gè)則是本文要講到的Casper CBC（Vlad版）。

以下內(nèi)容譯自Vitalik最新發(fā)布的帖子《Casper CBC lite via committees》

Casper CBC 的工作流程大致如下：

1.驗(yàn)證者發(fā)出消息；

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

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

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

5.最終確定性是內(nèi)生的：在某些時(shí)候，當(dāng)有多輪驗(yàn)證者對(duì)X的后代進(jìn)行投票時(shí)，從數(shù)學(xué)上講，如果沒(méi)有大量驗(yàn)證者發(fā)出無(wú)效消息，頭部就不可能切換到非X塊；而少于這個(gè)量的限制，可使用各種啟發(fā)式算法進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量。

下面是一個(gè)GHOST分叉選擇規(guī)則的實(shí)例。 字母A，B，C，D，E代表著最近發(fā)生的5次投票。

第一個(gè)選擇在綠色和黃色塊之間。最后綠色塊獲勝了，這是因?yàn)橛腥龔堖x票來(lái)自綠色塊，而只有兩張選票來(lái)自其競(jìng)爭(zhēng)者黃色塊。第二次選擇是在紅色塊和藍(lán)色塊之間。而藍(lán)色塊以2:1的比分獲勝，而藍(lán)色塊只有一個(gè)橙色的子塊，所以橙色塊是獲勝者。

這樣做而導(dǎo)致的效率問(wèn)題是顯而易見的：每則消息都需要引用它已經(jīng)看到的所有其它消息，這可能會(huì)導(dǎo)致O（N^2）的數(shù)據(jù)復(fù)雜性；

本文探討了一種緩解數(shù)據(jù)復(fù)雜性的特定策略，相較于每個(gè)驗(yàn)證者的投票，都是在每個(gè)其他驗(yàn)證者消息的GHOST分叉選擇規(guī)則進(jìn)行評(píng)估，其中驗(yàn)證者被明確地分配給m個(gè)其他驗(yàn)證者的私人委員會(huì)（可能是32≤m≤256），并且在他們的消息當(dāng)中，必須包含對(duì)這些m個(gè)驗(yàn)證者簽名的引用。

這種引用可以按序列號(hào)，或者通過(guò)這些簽名已包含在鏈中的位置來(lái)完成。削減條件可簡(jiǎn)單地檢查這些消息實(shí)際上是否代表GHOST分叉選擇評(píng)估m(xù)則其他消息，并且計(jì)數(shù)器總是遞增的。

更具體地說(shuō)：

1.對(duì)于接受一則消息的鏈，要么 （i） 消息必須對(duì)鏈中的區(qū)塊進(jìn)行投票，要么（ii）該消息投票的鏈外（off-chain）區(qū)塊必須被納入一個(gè)叔塊（uncle）；

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

3.對(duì)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(gè)序列號(hào)。對(duì)于一條接受帶有序列號(hào)為n消息的鏈，它必須已接受了來(lái)自序列號(hào)為0.。..n?1驗(yàn)證者的消息；

5.驗(yàn)證者可以對(duì)具有相同序列號(hào)的兩則消息進(jìn)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(jù)不能證明投票x；

如果委員會(huì)足夠大，它們將接近整個(gè)驗(yàn)證者集。并且你可以試探性地確定驗(yàn)證者的數(shù)量。 下面是相關(guān)的代碼：

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

import random

VALIDATORS = 5000

EDGES = 255

FINALITY = 4000

assert EDGES % 2 == 1

neighbors = 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(wèn)：https://github.com/ethereum/research/blob/659f0b31f9337b3e7ee4bde45cdb93c0ed4fd390/graph_cbc/graph_cbc.py

結(jié)果就是m ≈ 256 ，容錯(cuò)率似乎接近20%，非常接近 Casper CBC兩輪內(nèi)最大的可能值25%。雖然我們失去了幾個(gè)百分點(diǎn)的安全性，但我們獲得了一個(gè)令人驚訝的簡(jiǎn)約協(xié)議表示，否則的話，就可能需要一些相當(dāng)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

此外，請(qǐng)注意，這種Casper CBC的風(fēng)格，基本上與Avalanche（雪崩協(xié)議）的工作方式非常相似，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)委員會(huì)進(jìn)行調(diào)查而獲得共識(shí)。這里的主要區(qū)別在于，委員會(huì)是通過(guò)協(xié)議選擇的，削減條件會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行合規(guī)性，而GHOST則被用作分叉選擇規(guī)則，以擴(kuò)展N元共識(shí)鏈，從而有效地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)安全。這表明可能存在著一個(gè)更為通用的框架，它可以有效地包含Casper CBC以及Avalanche；

進(jìn)一步的工作：

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

2.有沒(méi)有辦法，在這個(gè)設(shè)置當(dāng)中讓分片自然地發(fā)生呢？一般而言，這種目標(biāo)，可用某種DAG技術(shù)來(lái)替換鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)來(lái)完成，其中每個(gè)區(qū)塊都知道其分片的父級(jí)，以及其他分片中的的第十個(gè)最新和較舊的區(qū)塊，并且期望驗(yàn)證者，僅完全驗(yàn)證尚未被足夠大的驗(yàn)證者樣本所驗(yàn)證的區(qū)塊。