以太坊性能优化：分片技术雷电网络Casper-下一代以太坊共识协议

Posted 2023-03-30 qq_53982314

第九章

文章目录

• 第九章
• 一、分片技术
• 二、雷电网络
• 三、Casper-下一代以太坊共识协议
• 总结

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一、分片技术

分片是为了解决所有区块链面临的扩展性问题，将在以太坊2.0实现。总体来说，分片的作用是让以太坊从网络上的每个节点都要验证每一笔交易的模式，转型到只需要小部分的节点来验证每一笔交易的模式，只要验证每笔交易的节点足够多，那么整个系统仍然是高度安全的。
在分片模式下的区块链中，一个区块必须包含每一个分片的归类头，当具有如下情形时，该块才有效。

• 每个归类中给出的前一状态根必须与相关联分片的当前结果根匹配
• 归类中所有的交易都是有效的
• 归类中的后状态根与给定前一状态的归类中交易的执行结果相匹配
• 归类至少由在次分片中注册的整理器的2/3签名才有效

分片的简单方案模型可以定义为：共同网络中，相互通信，半独立的，可以并行处理的区块链组。在此情况下，每个用户维护一个拥有所有分片的轻型客户端，验证者完全下载并追踪某个时间段分配给他们的几个分片。

二、雷电网络

雷电网络（Raiden Network）是一个基于以太坊的链下交易方案，用于解决以太坊中的转账交易速度、费用和隐私问题。雷电网络的设计源于比特币的闪电网络（Lighting Network）。

1. 通道：一个智能合约。雷电网络的安全性保障在于通道中的任意一方所持有的余额证明都是由对方签名的，在假定密码学加密方法不能在合理的时间内 被破解的前提下，任何一方都无法伪造出一份对自己更有利的余额证明。
2. 网络：

三、Casper-下一代以太坊共识协议

以太坊官方将他的PoS共识协议称为Casper。
Casper的最初设想思路是将Casper的应用逻辑通过智能合约来实现，记账权归属于验证者。任何拥有以太币的用户都可以在Casper合约中称为验证者，前提是必须要在Casper智能合约中抵押一定的以太币。之后Casper合约通过一种随机方式选出一个验证者集合。
被选中的验证者集合按照一定的顺序依次验证区块，如果区块没有问题，就将它加入区块链中，同时相应的验证者会获得一笔和他们的抵押成正比的奖励。如果不遵守合约规定的规则，合约就会没收它抵押的以太币作为惩罚。
PoS高效、经济安全、去中心化且增强了以太坊的可扩展性。
目前以太坊团队研究两种不同的方式，实现Casper。

• Casper FFG：是PoW/PoS混合的共识机制。区块的产生依然依靠Ethash PoW算法，但是每隔50个区块就会有一个检查点（check point）。这个检查点是基于PoS产生的，以太坊中的验证者会通过投票来评估“检查点”最终确定性。每50个骗块片段就称之为周期（epoch），一周期结尾的检查点需要在下个周期才能完成“敲定（finalized）”也就是需要两轮投票。
• Casper CBC：CBC协议设计方法是：1.在开始时部分地指定协议2.协议的剩余部分由能够满足所需或必需属性的创建方法导出，即：CBC是动态的推导出来的。
  目前CBC协议家族中一致性协议与以太坊区块链直接相关的就是Casper the Friendly Ghost Protocol（TFG）。

总结

例如：以上就是今天要讲的内容。