MEDA:信標鏈的創世流程_以太坊

大型的分布式多客戶端區塊鏈啟動事件并不常見。昨天（7 月 30 日）是 ETH 1.0 誕生 5 周年：由此可見，如此重大的誕辰盛事更是少之又少。

ETH 2.0 測試網 Medalla 于 8 月 4 日上線，這可能是今年晚些時候信標鏈正式推出前的唯一一次預演。

ETH 2.0 創世機制有一點復雜，也就是我們所說的區塊鏈自引導流程。我打算詳細解釋一下。對于實際的技術規范，你可以參見我在 “ETH 2.0 規范注解” 中的評論。

在下文中，“創世” 指的是信標鏈上線并開始處理見證消息（attestation）和區塊的起始時刻，也就是 epoch 0 的 slot 0 的開始。

（如果你不想看長文，可以直接跳轉到“場景”一節開始閱讀。）

這里先介紹一下背景。只要向 ETH 1.0 的合約發送 32 ETH 的保證金以及其它一些數據，任何人都可以成為 ETH 2.0 的驗證者。例如，你可以通過 Lanchpad 門戶成為 Medalla 測試網的驗證者。要注意的是，在 Medalla 測試網上，我們使用的是 Goerli 測試網 ETH ！不要嘗試將主網 ETH 發送至合約。當然了，等到信標鏈正式上線時，我們將使用真正的主網 ETH 。

BNB信標鏈擬于4月21日進行Barral硬分叉升級，為跨鏈引入幾個安全增強功能:4月17日報，據官方博客，BNB信標鏈（BNBBeaconChain）預計將在區塊高度310,182,000處進行預定的Barral硬分叉升級。根據當前的區塊生成速度，預計硬分叉將于北京時間4月21日15:00發生。主網上的全節點運行者必須在4月21日之前將其軟件版本切換到v0.10.10。在此次升級中，BEP171將為為BNB信標鏈和BNB智能鏈（BNBSmartChain）之間的跨鏈橋接引入了幾個安全增強功能。為了進一步消除跨鏈模塊中潛在問題的普遍影響，BEP171提出了以下改進：1.將IAVL證明驗證升級到ICS23規范。2.對海量資金跨鏈轉賬應用定時器鎖。3.通過偽造證明檢測，跨鏈通道可以自動暫停。4.在緊急情況下，任何驗證者都可以暫停跨鏈通道。[2023/4/17 14:08:23]

保證金合約只會對 有效 保證金作出反應，即金額達 32 ETH 及以上的單筆保證金、總計金額達 32 ETH 及以上的多筆保證金（需要檢查額外的數據，例如，密碼學簽名）。任何無效或不足的保證金都會忽略不計。

以太坊信標鏈驗證者數量突破56萬，質押APR回落至4.43%:金色財經報道，據以太坊官方網站數據顯示，以太坊信標鏈驗證者總量已突破56萬，本文撰寫時達到561,517個，質押總量為17,933,480 ETH。此外，以太坊信標鏈ETH質押APR（年回報率）較三月底5.22%高點出現小幅滑落，當前為4.43%。[2023/4/3 13:41:20]

在預創世階段，只有信標鏈節點會參與 ETH 2.0 網絡；一旦創世之后，驗證者就可以立即參與共識機制。信標鏈節點維護系統狀態，并在點對點網絡上互相通信。

因此，在創世之前，會有一些信標鏈節點監聽 ETH 1.0 ，并監控保證金合約中的有效保證金。實際上，信標鏈節點不需要一直監控 ETH 1.0 ：ETH 1.0 上的區塊是有時間戳的，因此在創世之前，節點隨時都能趕上進程。

眾所周知，ETH 1.0 鏈是可以回滾的，原本已經在鏈上的交易也可能因為區塊鏈改變而失效。這就是為什么你將 ETH 轉入交易所時，需要等待 30 個區塊才能確保交易確認。回滾的范圍通常很小——只有 1 至 2 個區塊 —— 但是當網絡遭受攻擊時，回滾的范圍會大得多。為了避免 ETH 2.0 發生回滾，我們在同步 ETH 1.0 時非常謹慎地保持 14*1024 秒（約合 4 個小時）的延遲。我稱之為對 ETH 1.0 的 “跟隨距離（follow distance）”。

信標鏈ETH2合約地址質押數突破1600萬枚ETH:金色財經報道，鏈上數據監測，當前信標鏈ETH2合約地址質押存款超1641萬枚ETH。信標鏈活躍驗證者數超51萬。[2023/2/3 11:45:26]

對于創世來說，最重要的兩個問題是 “何時” 與 “何人” ？具體來說，就是 “創世會在何時發生？”以及 “誰會成為創世驗證者？” 這兩個問題決定了信標鏈的創世狀態，其它狀態都源自創世狀態。

大致過程如下：

監控 ETH 1.0 上的保證金流入情況。

等過了足夠長的時間，有了足夠的保證金，創建創世狀態。

兩天之后，通過觸發創世事件來啟動 ETH 2.0。

具體來說，在步驟 2 ，我們要找到第一個滿足以下兩個條件的 ETH 1.0 區塊：（a）鎖定了足夠多的保證金；（b）區塊中的時間戳沒有過早。創世狀態由這個區塊決定。

影響 “何時” 和 “何人” 的三大主要參數設置如下：

MIN_GENESIS_TIME，指的是創世事件最早發生的時間。就 Medalla 而言，就是 Unix 時間 1596546000 ，即， 北京時間 8 月 4 日晚 9 點（周二）。

以太坊2.0信標鏈主網已出現首個被剔除的驗證人:12月2日，根據Ethermine礦池母公司Bitfly公布的內容，以太坊2.0信標鏈主網（Beacon Chain）已出現第一個節點驗證人被剔除的情況。該被剔除的驗證人所在Epoch為208。[2020/12/2 22:54:03]

GENESIS_DELAY ?是 172800 秒，約合 48 小時。這是從創建創世狀態到觸發創世事件之間的時間間隔。客戶端團隊可以利用這段時間將創世狀態刻錄到他們的信標鏈節點軟件中。這樣一來，那些不運行驗證者節點的信標鏈節點就不需要繼續監控 ETH 1.0 鏈了。我們也有時間來組織創世直播和派對

MIN_GENESIS_ACTIVE_VALIDATOR_COUNT 指的是在創建創世狀態之前，我們需要在 ETH 1.0 保證金合約中鎖定的有效保證金的最低筆數。就 Medalla（以及主網）而言，最少需要 16384 名驗證者。

從 Medalla 測試網啟動中學到的教訓：雖然我們有時間組織派對了，但 44 個小時對確保啟動節點狀態良好、升級后的客戶端軟件能包含所有必要信息、終端用戶易于使用來說，還是有點趕。我們有可能會提高主網的 GENESIS_DELEY。

金色相對論丨林晗：以太坊2.0通過“信標鏈+多分片鏈”模式提高網絡的可擴展性:在今日舉行的金色相對論中，針對“以太坊2.0相對于以太坊1.0主要改進在哪里？”的提問，OKEx礦池運營總監林晗發言指出：以太坊2.0和現有以太坊網絡的最大區別之處在于，改用PoS機制代替PoW機制來對交易順序達成共識。PoS和PoW一個顯著的區別在于，PoW機制的網絡中，是算力決定話語權；而在PoS機制的網絡中，是持幣的數量和時間決定話語權。以太坊2.0的目標是提高以太坊的可擴展性、安全性和可編程性。通過“信標鏈+多分片鏈”模式，每一條分片鏈都是一條單獨的鏈，很多條分片鏈由信標鏈統一起來，這將有效提高整個網絡的可擴展性。所以以太坊2.0之所以轉為PoS機制，最重要的一個原因其實是出于本身性能優化的考慮。當然，轉為PoS機制的以太坊，相對于PoW機制而言，也會降低參與門檻，讓更多的普通用戶參與到整個區塊鏈網絡的治理中。[2020/6/17]

創世狀態是在首個滿足以下兩個條件的 ETH 1.0 區塊的基礎上生成的：

這個區塊創建時，驗證者人數不得低于 16384 （MIN_GENESIS_ACTIVE_VALIDATOR_COUNT）。

時間戳沒有過早（不早于 MIN_GENESIS_TIME - GENESIS_DELAY）。

根據上述兩個條件的滿足順序，創世流程可以通過以下兩種方式完成：

在這種情況下，條件 1 先得到滿足。在最早創世時間之前，我們已經獲得了足夠多的保證金。

根據 MIN_GENESIS_TIME - GENESIS_DELAY（最早創世時間減去創世時延）可知，Medalla 的條件 2 時間點是北京時間 8 月 2 日晚 9:00（周日）。

我們用來觸發創世事件的 ETH 1.0 區塊必須在這個時間點之后挖出。假設這個區塊在北京時間 8 月 2 日晚 9:00:05 （9 點過后 5 秒）挖出。

如果保證金合約收到了至少 16384 筆有效保證金（包括這個區塊里面的所有保證金交易），那么保證金合約中收到的所有保證金也都包含在創世狀態中。因此，ETH 2.0 鏈上有超過 16384 名創世驗證者。（在 Altona 測試網上，我們將 MIN_GENESIS_ACTIVE_VALIDATOR_COUNT 設置為 640 ，但是最后的創世驗證者有 685 位。）

這個 ETH 1.0 區塊會觸發創世狀態的計算。Medalla 創世事件將在這個區塊的時間戳的 48 小時后準時發生。接著上文的例子，就是北京時間 8 月 4 日晚 9:00:05 。

要注意的一點是，考慮到 ETH 1.0 跟隨距離，我們實際上要等待 4 小時之后才能獲得創世狀態。也就是說，在當前場景下，我們要等到北京時間 8 月 2 日下午 5 : 00 才能獲得創世狀態。

總結

如果先達到最低保證金要求，創世事件將在最早創世時間的幾秒后觸發。在創世事件觸發的 48 個小時之前完成注冊的驗證者都將包含在創世狀態中。

在這種情況下，條件 2 先得到滿足。由于保證金流入速度較慢，沒有在指定時間達到最低要求。

在這種情況下，我們用來觸發創世事件的 ETH 1.0 區塊必須包含第 16384 筆有效保證金。假設這個區塊在北京時間 8 月 5 日晚 8:34:56 挖出。

現在，信標鏈狀態將包含 16384 名驗證者以及這個區塊中其它有效保證金。因此，如果這個區塊包含多筆保證金，那么信標鏈狀態中包含的保證金將略高于最低要求。

創世時間是該區塊的時間戳的 48 小時后。接著上文的例子，就是北京時間 8 月 7 日晚 8:34:56。

再強調一遍，考慮到 ETH 1.0 跟隨距離，我們要等到這個 ETH 1.0 區塊挖出 4 小時后才能獲得創世狀態。

總結

如果保證金流入速度較慢，創世事件將在包含第 16384 筆有效保證金的 ETH 1.0 區塊挖出后的第 48 小時觸發。創世狀態將包含至少 16834 名驗證者，還可能因為這個 ETH1.0 區塊中包含的保證金交易數量（使驗證者總數超過 16834 個）而稍有增加。

本文已經介紹了 ETH 2.0 創世機制的基本內容。

如果你想成為 Medalla 測試網上的創世驗證者，請務必在北京時間 8 月 2 日晚 9:00 將保證金發送至保證金合約！

如果你沒有在創世狀態確定前提交保證金，你就只能按照質押時間排隊等待，等到創世后才能加入驗證者集合。排隊時間可能需要幾小時或幾天。

期待在 Medalla 上見到你！

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