以太坊 Casper 101

原文: @jonchoi/ethereum-casper-101-7a851a4f1eb0">Ethereum Casper 101

词汇表

Proof of Stake — 公有链的一类共识算法，基于验证人（validator）在网络中的经济权益（economic stake）。

Casper — 以太坊的 PoS 研究和项目。

Finality - 系统中的操作一旦完成，就永远再无法回滚（@jonchoi/an%20attack%20wherein%20a%20reputation%20system%20is%20subverted%20by%20forging%20identities%20in%20peer-to-peer%20networks">Vitalik on settlement finality）背景：在 PoW 中，finality（最终确定性） 是概率性且隐式的。Casper 所设计的机制，是显式强制保证最终确定性。

@VitalikButerin/minimal-slashing-conditions-20f0b500fc6c">Fork Choice Rule - 分叉选择规则（fork choice rule）就是一个函数，由客户端进行评估，输入为区块或是其他生成的信息，向客户端输出“标准链（canonical chain）”是什么。

@VitalikButerin/minimal-slashing-conditions-20f0b500fc6c">Slashing Conditions - 通过在 P2P 网络中伪造身份，进而破坏一个信誉系统（reputation system）的攻击。

3 E’s of Sybil Resistance - 1. 进入成本（entry cost）2. 存在成本（existence cost）3. 退出惩罚（exit penalty）。（源自 @dominic_w">Dominic Williams）。

Nothing-at-stake problem - 一个 PoS 实现上的挑战，它指的是如果出现分叉，无法同时验证两条链。这是 PoS 的一个老大难问题，但是通常也被认为是可解决的。比如，参见 Slasher。

Bribe attack（贿赂攻击） - 攻击者用贿赂的方式，改变验证人博弈论框架的纳什均衡，以此来削弱协议的安全性。（ 更多背景见 History of Capser pt 2）

Long range attack（长程攻击） - 与 51% 攻击（为了攻击者的利益让一个更长的链重写账本）的机制一样，但并不是发起 6 个块的攻击，而是攻击更多块（比如 60,000 个块）。

DAG - “有向无环图（Directed Acyclic Graph）”。一个没有有向环的有限有向图。（ETH Stack Exchange）

GHOST  - “Greedy Heaviest Observed Subtree”. 它是一个链的选择规则，目的是快速确认，同时尽量减少在安全性或去中心化上的妥协。（原始论文，ETH GHOST）

Synchronicity - 指的是消息的时间假设（也就是说，同步，部分同步还是异步）。

Liveness - “availability（可用性）”。遵守协议的节点最终决定出块。其反面就是网络状态会因为出块决定而阻塞（也就是说，没有 2/3 投票高度的 Tendermint）

Safety - “correctness”。遵守协议的节点会就出块达成共识。另一个直观解释是两个冲突的块是否可以提交。

FLP Impossibility Theorem（FLP 不可能定理） - “不可能有一个 live，safe，asynchronous 的网络”（已被证明）

Accountable Faults - 由于某一个验证人，或者某一些验证人引起的错误。

Byzantine Faults（拜占庭错误）/Byzantine Behavior — 对于对于不同观察者显示出不同症状的任意错误。非协议遵守行为。

Byzantine Failure（拜占庭故障） — 在一个需要 consensus 的系统中，由于拜占庭错误引发的系统服务损失。

Byzantine Fault Tolerance（“BFT”）— 一个系统能够容忍拜占庭错误的能力。1/3 的拜占庭错误阈值在异步网络中。1/2 在同步网络中。（BFT 共识算法包括 Paxos，PBFT 和 Casper ，Tendermint）.

Nakamoto Consensus — 类似比特币就 PoW 的共识。此外，Nakamoto 风格的共识存在，将会是基于链的 PoS 而不是基于 BFT 的 PoS。

Tendermint — 专注一致性（consistency）的 PoS 实现。在少于 1/3 恶意参与者的情况下，永远不会分叉，但是缺点是，如果缺乏 2/3 的验证人投票，链可能会停止运转。

Validator（验证人） — 一个为了获取奖励而验证 checkpoint 或是区块的 entity，是 PoS 中的 “矿工”。

Validator Set（验证人集合） — 一条链在任意给定时间的验证人集合。

Checkpoint — 在 FFG 中，它是按照规律（比如每 50 个块）隔开的一个块，这个块在底层是 PoW 的链之上，同时采用 PoS 验证机制（比如 Ethereum with ethash）。

Epoch — 在 FFG 中，50 个块为一个周期，验证人可以对周期的最后一个块（也就是 checkpoint）进行投票。PoW 矿工出块，PoS 验证人在每个周期对 checkpoint 进行验证。

Dynamic Validator Sets（动态验证人集合） — 在一个时期内，一条链可以有一个变化的验证人集合。在 BFT 风格的共识算法中，这是一个巨大的改进。Tendermint 是第一个突破，Casper 也正在这一点上积极运作。

Equivocation — 验证人发送两个相互冲突的消息（ 更准确的定义见 slide 28 of this deck）

Dunkles — 包含从非主导（non-dominant）块向主导（dominant）块数据的机制。它提供了一个更好的激励机制，可以有效缓解 nothing-at-stake 问题（link）。

Proposal Mechanism（提案机制） — 集合中的验证人提议哪个块进行公正（justification）或最终确定（finalization）的机制。

Justification（公正） — 比如在 FFG 中，如果验证人集合中有 2/3 的人对一个新的 checkpoint 投票，那么该 checkpoint 就是准确的记录。这是形成一个最终确定化（finalized）的 checkpoint 的中间过程.

Finalization（最终确定） — 比如在 FFG 中，如果 2/3 的验证人对一个被公正过的 checkpoint 投票，那么这个 checkpoint 就是准确的记录。这一步完成后，checkpoint 被最终确定。

State Transition System（状态转移系统） — 一个维护给定状态（比如交易或账户集合）和它随着时间（也就是转移，transition）变化的系统。比特币，以太坊和其他公有链可以被认为是状态转移系统。

Protocol Utility Function（协议效用函数） — 一个告诉我们协议当前执行状况的公式，理想状态下应该是从区块链内部进行计算的（calculable from inside the blockchain）。在 PoW 的链中，它可以是所有生成的区块占主链的百分比。在 Casper 中，如果协议效用（protocol utility）是 0，表示执行完美，每个 epoch 都被最终确定，也没有发生安全故障。对每个没有最终确定的 epoch，会有一些惩罚，而对于每个安全故障会有一个非常严重的惩罚。如果一个协议效用函数可以被形式化，那么故障惩罚就可以尽可能与这些故障所造成的协议损失相匹配。（来自 Triangle of Harm）