上周三，以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin在布拉格舉行的Devcon4大會上，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，它會是一條新的區(qū)塊鏈，并與當(dāng)前的以太坊PoW鏈同時存在，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共識機(jī)制，Casper共識機(jī)制其實有兩個大的版本，一個是Casper FFG（Vitalik版），而另一個則是本文要講到的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.驗證者發(fā)出消息；

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

3.驗證者正在投票的區(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）驗證者不能生成具有相同序列號的兩則消息，（iii）在后面的消息中，驗證者不能引用具有（比早期消息中的驗證者所引用的消息）更早序列號的消息；

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

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

第一個選擇在綠色和黃色塊之間。最后綠色塊獲勝了，這是因為有三張選票來自綠色塊，而只有兩張選票來自其競爭者黃色塊。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，相較于每個驗證者的投票，都是在每個其他驗證者消息的GHOST分叉選擇規(guī)則進(jìn)行評估，其中驗證者被明確地分配給m個其他驗證者的私人委員會（可能是32≤m≤256），并且在他們的消息當(dāng)中，必須包含對這些m個驗證者簽名的引用。

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

更具體地說：

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

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

3.對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.每則消息都有一個序列號。對于一條接受帶有序列號為n消息的鏈，它必須已接受了來自序列號為0.。..n?1驗證者的消息；

5.驗證者可以對具有相同序列號的兩則消息進(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；

如果委員會足夠大，它們將接近整個驗證者集。并且你可以試探性地確定驗證者的數(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：https://github.com/ethereum/research/blob/659f0b31f9337b3e7ee4bde45cdb93c0ed4fd390/graph_cbc/graph_cbc.py

結(jié)果就是m ≈ 256 ，容錯率似乎接近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百分點的安全性，但我們獲得了一個令人驚訝的簡約協(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，其中每個節(jié)點通過對其他節(jié)點委員會進(jìn)行調(diào)查而獲得共識。這里的主要區(qū)別在于，委員會是通過協(xié)議選擇的，削減條件會強制執(zhí)行合規(guī)性，而GHOST則被用作分叉選擇規(guī)則，以擴(kuò)展N元共識鏈，從而有效地實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)安全。這表明可能存在著一個更為通用的框架，它可以有效地包含Casper CBC以及Avalanche；

進(jìn)一步的工作：

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

2.有沒有辦法，在這個設(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)來替換鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)來完成，其中每個區(qū)塊都知道其分片的父級，以及其他分片中的的第十個最新和較舊的區(qū)塊，并且期望驗證者，僅完全驗證尚未被足夠大的驗證者樣本所驗證的區(qū)塊。