POC:一文詳解以太坊驗證者的生命周期_ETH

原文標題：《UnderstandingTheValidatorLifecycle》

原文作者：JimMcDonald

原文編譯：John

理解驗證者(Validator)的生命周期

以太坊2.0使用權益證明來確保其網絡安全性，被稱為「驗證者」的計算機進程將對即將被打包的下一個區塊進行投票，同時他們也會提議讓自己的區塊被打包進去。但是，驗證者不是僅處于「開」與「關」的狀態：他們會在他們的生命周期里歷遍一系列的交易。這篇文章將深度剖析驗證者的生命周期，展示每個狀態和狀態轉換之際發生的事情，什么觸發了狀態轉換，以及每次狀態轉換所需要的時間。

時間上的一個符號

在以太坊2.0里，時間通常是以epoch為單位，一個epoch包括了384秒即大概是6分半。為了方便理解，以這種方式計量的時間被粗略地翻譯成分鐘，小時和天，并伴有可用的準確信息在相對應的腳注里。

生命周期概覽

在深入分析細節之前，先來看看驗證者的生命周期概覽，以及用來描述其不同狀態的術語。

幣安NFT：Playbux Ultra訂購開始:7月12日消息，幣安NFT發推稱，Playbux Ultra訂購開始，每個合格用戶將分配1張參與券，用戶必須提交參與門票才能獲得銷售資格。

據此前報道，該合集共3000個，發布將遵循BNB先決條件功能作為申購機制的一部分。[2023/7/12 10:49:40]

圖表1?：驗證者生命周期概覽

以下是狀態標簽:

已存款-存款協議已被以太坊?1.0網絡接受

待處理-存款協議已被以太坊?2.0網絡接受

活躍中-驗證者正在見證和提議區塊

退出中-驗證者正處在中止見證和提議區塊的進程

罰沒中-驗證者被發現作弊，正處在中止見證和提議區塊的進程中

已退出-驗證者不再參與見證

一個元狀態同樣被定義了:見證,即所有驗證者要參與進來見證和提議區塊的狀態。這個狀態是重要的，因為當驗證者處于這些狀態時需要去訪問以太坊?2.0網絡來與其職責保持同步以免被懲罰。

圖表2?：見證的元狀態

坦桑尼亞央行計劃分階段且謹慎地推出CBDC:金色財經報道，坦桑尼亞中央銀行表示，正在分階段、謹慎并基于風險引入數字貨幣。坦桑尼亞央行將繼續與其他中央銀行等利益相關者進行監督、研究和合作，努力找到以數字形式發行坦桑尼亞先令的適當用途和技術。該銀行沒有給出何時完成審議或預計何時啟動的時間表。

坦桑尼亞央行表示，其研究人員正在探索發行不同形式的CBDC，包括代幣化和基于賬戶的數字貨幣。它還在研究與數字貨幣的發行、分銷、偽造和使用相關的風險和控制措施。

坦桑尼亞央行表示，其研究表明，到目前為止，已有6個國家取消采用CBDC的計劃，“主要是由于實施階段的結構和技術挑戰。”報告稱，挑戰包括現金在交易中的主導地位、低效率支付系統的存在、高昂的實施成本以及破壞現有金融生態系統的風險。（彭博社）[2023/1/15 11:13:04]

定義了這些狀態之后就是詳細分析每一個狀態以及它們之間的交易的時候了。

已存款的狀態

接受存款協議就是驗證者生命周期的開始。接受發生在以太坊1.0鏈上，因為那就是驗證者資金的來源。在這時以太坊2.0的鏈還不知曉這筆存款。

驗證者會保持大概7個半小時在這個存款狀態里，以確保不會有一個鏈的重組影響到以太坊1.0交易并有可能使存款協議無效。這之后驗證者就會去到待處理狀態。

Web3電信基礎設施公司Weaver Labs獲英國數字、文化、媒體和體育部1200萬英鎊資助:12 月 14 日，Web3 電信基礎設施公司 Weaver Labs 宣布獲得英國數字、文化、媒體和體育部 (Department for Digital, Culture, Media and Sport) 提供的 1200 萬英鎊資助，將參與開發 6G 移動網絡解決方案。Weaver Labs 主要提供安全開放的電信網絡中共享基礎設施，并且探索利用 NFT 數字化電信資產，據悉該公司將與英國電信、BBC、以及布里斯托大學、倫敦國王學院、貝爾法斯特大學等高校加入英國 6G 網絡項目 Realizing Enabling Architectures and Solutions for Open Networks (REASON)。[2022/12/14 21:44:41]

圖表3：從已存款狀態轉換到準備狀態

待處理狀態

一旦這筆存款在以太坊1.0的鏈上存在了足夠長的時間后，它就會被添加到以太坊2.0的鏈上去。這標志著這個驗證者已經正式被以太坊(Ethereum)2.0所認可。假如最少32個ETH已經被存進去的話，驗證者現在就會準備開始見證。

Coinbase、Ripple和Circle的CEO在美參議員的推文下呼吁制定更清晰的加密監管框架:11月10日消息，美國參議員Elizabeth Warren今日在推特上對FTX事件發表評論稱，最大的加密貨幣平臺之一的倒閉表明，該行業在很大程度上似乎是煙霧和鏡子。我們需要更積極的執法，我將繼續推動SEC執行法律，以保護消費者和金融穩定。Coinbase首席執行官Brian Armstrong對此評論稱，監管機構缺乏明確的框架是美國大部分加密貨幣交易發生在離岸交易所的原因，比如目前陷入困境的FTX。Ripple首席執行官Brad Garlinghouse支持Armstrong的觀點，并以新加坡的監管框架為例說明。Circle首席執行官Jeremy Allaire也支持Armstrong的觀點，并補充說美國缺乏適當的監管框架使用戶暴露在海外監管結構之下。[2022/11/10 12:43:07]

準備中的驗證者會被放在一個隊列里：以太坊，以保證驗證者的集穩定。如果隊列是空的則準備中的驗證者會在大約25分鐘后變成活躍狀態：如果這是一個非常繁忙的時段則有可能經過數天甚至數星期之后驗證者才會被激活。但是一旦驗證者從等候隊列中出來，它就會變成活躍狀態。

多鏈NFT市場my NFT完成700萬美元A輪融資:5月30日消息，多鏈NFT市場my NFT完成700萬美元A輪融資，Scytale Ventures領投，參投方包括Seven X Ventures、Future Perfect Ventures、Signum GrowthCapital等，個人投資者包括RMRK創始人Bruno Skvorc、KR1聯合創始人George McDonaugh等。MyNFT將于2022年6月推出其第一個版本。（Cointelegraph）[2022/5/30 3:50:58]

圖表4：從準備狀態到活躍狀態的過渡

活躍中狀態

驗證者理應在活躍狀態下度過它們主要的生命周期。活躍的驗證者會以6分鐘一次的頻率參與當時的見證，偶爾還會有提議區塊鏈的工作。驗證者會保持活躍狀態直到以下其中一種事情發生：

驗證者由于在需要其參與見證時沒有履行職責被懲罰，導致資金下降到16個ETH以下。

用戶通過發送一筆合適的交易來要求停止驗證。

驗證者被證明作弊。

在前兩種情況里，驗證者被添加到希望停止驗證的驗證者隊列里

圖表5?：從活躍狀態到正在退出狀態的過渡

在第三種情況里，驗證者被加入到一個被發現在作弊的驗證者的隊列里以接受懲罰。

圖表6?：從活躍狀態到罰沒中狀態的過渡

請注意，通過發送包括了相同驗證者信息的額外存款協定來向一個活躍驗證者充值額外的ETH是有可能會發生的情況。這有助于避免驗證者的資金降到16個ETH以下并且被添加到退出隊列的情況。

退出中的狀態

當網絡現有的驗證者表明了自己想要停止驗證的意圖之后，無論他是自愿的還是非自愿的，他都不會馬上這樣做而是會進入退出中的狀態，和以往的活躍狀態一樣繼續同樣多地參與見證和提議。這保證了網絡的穩定性，避免了一個驗證者決定離開時就馬上停止履行職責的情況。

與一個驗證者想要從準備狀態變成活躍狀態時類似，要離開的驗證者要進入一個一次只能允許少數通過的一個隊列。又和加入時類似，在退出中狀態里花費的時間取決于驗證者在隊列里的排隊數量。

圖表7?：從退出中到已退出狀態的過渡

罰沒中狀態

一個被發現作弊的驗證者會馬上受到1個ETH的懲罰，從余額里扣除。然后他會進入到一個罰沒中的隊列里去，這個罰沒中隊列類似于一個退出中隊列，但是它會被標記為需要額外的懲罰，我們會在接下來的「已退出」狀態里討論這個問題。

圖表8?：從罰沒中狀態過渡到已退出狀態

一個驗證者在退出中的時候以及甚至在退出之后都有可能被罰沒。這避免了這種情況的發生：驗證者作弊之后，通過常規的退出機制，在自己的作弊行為被發現之前就退出，從而逃脫了懲罰。這帶來了一個略微復雜的狀態模型。

圖表9?：擴展罰沒條件

已退出狀態

當一個驗證者去到已退出狀態，他就已經正式完成了自己的使命。他不用再參與見證或提議區塊，并且不再需要擁有關于以太坊2.0鏈的狀態信息。

在退出之后，在資金能被轉離驗證者之前有一個大約1天的最后延遲。但是，如果這個驗證者被標記為經過了罰沒中狀態，那么他會承受兩個額外的懲罰。

第一，在已退出狀態里能轉移資金之前花費的時間會更長，是36天。第二，在這個36天周期的中途，他會承受進一步的扣款，扣款金額取決于這個驗證者被發現作弊之前18天被罰沒的驗證者數量以及這個驗證者被發現作弊之后的18天被罰沒的驗證者數量。下圖展示了一個驗證者的有效余額損失的總百分比

圖表10?：在大致相同的時間里，被罰沒的有效余額與網絡被罰沒驗證者數量的百分比對比

一旦36天到期，被罰沒的驗證者們的剩余資金就可以被轉移了。

正如生命周期圖表里所能看到的一樣，一個已退出的驗證者無法再通過任何機制重新進入活躍狀態。就是說，一旦一個驗證者退出了，他的資金會在被轉移之前保持休眠狀態。注意，你無法在以太坊2.0的0階段轉移資金-所有已退出的驗證者的資金會一直保留在驗證者中，直至資金轉移操作被引入。缺少轉移操作的原因是缺乏可以轉移ETH的用戶賬戶。

擴展的驗證者生命周期

結合以上所有信息考慮將帶來一副更加全面的驗證者生命周期圖景

圖表11?：擴展的驗證者生命周期

了解不同狀態之間的轉換所要求的條件以及消耗的時間，對于確保以太坊2.0質押基礎設施的成功運行至關重要。從一開始的存款到資金的提出，生命周期展現了每個狀態里可能發生的事情并對驗證者在任何時候的行為進行了明確的解釋。

腳注

腳注1?：值得注意的是，以太坊2.0并沒有設置一個明確的狀態機制；也就是說，狀態的名字是筆者提出來方便理解的。

腳注2?：?1,?024個以太坊1.0的區塊加32個以太坊2.0的epoch。

腳注3?：這假設了存款協議需要完整的32個ETH。要是存款協議少于這個閾值，驗證者將停留在已存款狀態中，直到有更多的存款協議把驗證者的余額提高到至少32個ETH。

腳注4?：若不，則另一筆存款可以被添加以增加這個驗證者的余額到這個數量。

腳注5?：每epoch為(活躍中+退出中+罰沒中的驗證者)/65536?，最小值為4?。

腳注6?：?4個epoch。

腳注7?：每一個epoch內一個驗證者只能見證一次，每一個slot內只有一個指定的驗證者履行提議者的職責。

腳注8?：?256個epoch

腳注9?：?8192個epoch

腳注10?：注意因為懲罰最高可達到有效余額的百分之百，一個驗證者的最大懲罰永遠不會超過32個ETH，無論該名驗證者的真實余額如何。

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