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以太坊硬分叉为什么命名为君士坦丁堡?

2019-01-24 09:31:29 作者:mlh   阅读:1655
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这还得从区块链世界的著名思想实验“拜占庭将军问题”谈起。

早在以太坊设计之初,创始人们就为项目发展规划好路线,宣布它的发展分为四个阶段:前沿、家园、大都会、宁静。

以太坊的四个阶段

第一阶段,前沿(2015.7~2016.3):以太坊的最初版本,非常复杂,只适用于开发者测试,只允许开发者进行挖矿。

第二阶段,家园(2016.3~2017.10):以太坊优化协议后,系统更加稳定、更易使用,普通用户也可以参与挖矿了。

第三阶段,大都会(2017.10~2019.1):这个阶段被认为是从PoW机制到PoS机制的过渡阶段,以太坊的底层协议发生了重要改变,也就是产生了硬分叉。

第四阶段,宁静(时间待定):全面PoS机制。

因为第三阶段实现起来较为复杂,所以又分成拜占庭(2017年10月)和君士坦丁堡(2019年1月)两个硬分叉升级。现在正处于大都会的拜占庭阶段,接下来将迈向君士坦丁堡,将首次引入PoS机制。

君士坦丁堡升级

君士坦丁堡包含了重要的5项改进提议(EIP),分别是:

EIP145:由两位以太坊开发人员Alex Beregszaszi 和 Pawel Bylica编写的技术升级,EIP 145详细描述了一种更有效的以太坊信息处理方案,其称为逐位移动(bitwiseshifting)。

EIP1052:由以太坊core开发人员Nick Johnson和Bylica所撰写,1052提供了一种优化以太坊网络大规模代码执行的方法。

EIP1283:由Johnson撰写,这一提议主要是引入了一种针对数据存储更改更公平的定价方法,这可以让智能合约开发者受益。

EIP1014:由以太坊创始人Vitalik Buterin(V神)亲自创建,此升级的目的是更好地促进基于状态通道和链外(off-chain)交易的扩容解决方案。

EIP1234:由以太坊主要客户端 Parity发布经理 Afri Schoedon所倡导,这也是以太坊此次升级中最具争议的部分,它会使以太坊网络的区块奖励从3ETH减少到2ETH,此外还会延迟难度炸弹12个月的时间。

拜占庭将军问题

本次的君士坦丁堡硬分叉旨在把以太坊从POW工作量证明共识机制推向POS权益证明共识机制又是为什么?

这还得从区块链世界的著名思想实验“拜占庭将军问题”谈起。

计算机科学家莱斯利·兰波特(Leslie Lamport)虚构了这样一个故事:

古代拜占庭帝国想要进攻一个强大的敌人,为此派出了10支军队去包围敌人。敌国也具有一定的实力,能抵御5支拜占庭军队的同时袭击,也就是说,拜占庭至少要同时出动6支军队(一半以上)才能攻下敌国。

在那个时代,没有先进的通信设备和环境,将军们只能依靠通信兵骑马相互通信来协商进攻意向及进攻时间。

将军们不确定他们中是否有叛徒,叛徒可能擅自变更进攻意向或者进攻时间。拜占庭将军们如何保证有多于6支军队在同一时间发起进攻,从而赢取战斗?

解决这个问题的核心点在于如何让将军们达成共识,建立个绝对可靠的信任机制。这个问题看似简单,却困扰了计算科学家数十年,直到比特币之父中本聪横空出世。

区块链如何解决拜占庭问题

当某位将军发出统一进攻的消息后,其他将军收到发起者的消息必须通过非对称加密技术签名盖章,确认各自的身份。

这种加密技术既可以保证信息的私密性、不可伪造性, 又能让消息接收方确定发送方的身份,也就保证了将军们行动一致。

不过,由谁来发出进攻消息也是一个大问题。如果10个将军中同时发起消息,各说各话,势必会造成系统的混乱。

为此,中本聪增加了发送信息的成本——将军们将统一收到一道复杂的计算题,只有先解出答案的将军才能获得发送权限。

中本聪把这个方案应用到加密货币上,比特币就诞生了。

在比特币系统中,矿工们挖矿绝不是单纯地消耗资源,而是像将军们一样通过计算来获得信任,也就是通过工作量证明(PoW),防止出现信任成本为0,信息混乱的局面。

从拜占庭到君士坦丁堡

POW并不是解决信任成本问题的唯一方案。POW虽然安全性高,但容易造成大量的资源浪费,网络性能比较低。于是,又有人提出新的证明方案——POS(权益证明)。

POW可以看成是一种投票机制,用计算能力来投票,这是一种过度简化的过程,POS可以用一币一票的形式来取代它。两种机制在一定程度上是类似的,都通过经济资源来“判断你在网络中的参与程度”,这是必要的因素之一。一旦这一点缺失,那么作恶者就可以伪造出数十亿个虚假用户,并且控制整个网络。

为了证明你拥有计算能力,你必须始终保持挖矿设备的开启状态,并且使其能够24小时不间断地解决数学问题,这就意味着大量的能源消耗。

POS的效率更高,因为其唯一要做的就是证明持币用户的所有权,并且用秘钥进行签名,从而大大减少网络的能源消耗。

POS关注的不是工作量,而是计算你持有占总币数的百分比以及占有币数的时间来决定记账权,持有越多,权力越多。

相比POW,POS更加节能,而且算力不再决定一切,能避免少数人形成寡头统治。

这也是以太坊将“全面POS”作为终极目标的原因,此次君士坦丁堡升级将首次引入POS机制,为第四阶段的全POS机制做铺垫。

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