以太坊社群發展峰會,為年度重量級以太坊技術社群大會,於4月8日至13日期間舉辦,為期六天的第三屆以太坊社群發展峰會,今年在澳洲雪梨舉行,主議程的會議地點選在位於雪梨達令港的雪梨國際會議中心,活動期間吸引了逾 1000 名開發者、產學界專家前往取經。
本次 EDCON 中,22歲的以太坊研究員 Aditya Asgaonkar,在 EDCON 研討會第一天下午的議程,以「Towards a Practical CBC Casper」(暫譯:CBC Casper 研究走向實用階段)為題,發表了約20分鐘的演講,報告 CBC Casper 的最新研究進展,備受各界矚目。
本次討論聚焦在以太坊區塊鏈技術的最新發展,規劃了多元主題凸顯發展趨勢,包括以太坊 2.0、共識協議 Casper CBC、擴展性研究、密碼學、隱私、安全性、應用、社群文化等,皆為受到高度關注的議題。
Casper是以太坊(Ethereum)考慮已久的權益證明(PoS)機制,也是該區塊鏈未來硬分叉升級考慮實施的重大更新,在該協議下,系統可以快速懲罰節點的作惡行為,目前 Casper 底下有著兩個項目正在進行開發,包括:
- Casper the Friendly Finality Gadget(FFG)
- Casper the Friendly GHOST: Correct-by-Construction(CBC)
FFG版本主要由 Vitalik Buterin 提出,而CBC版本則是由以太坊研究員 Vlad Zamfir 提出。
Aditya近期與提出CBC Casper的以太坊研究員Vlad Zamfir密切合作,而由於Vlad這次未能出席大會,安排由 Aditya 上台報告最新研究進展。
Aditya 演講一開始,先介紹了Casper CBC的基礎概念。
他提及,Casper 構建正確(Casper Correct-By-Construciton)是一個共識協議系列。它不是一個單獨的共識協議,而是一系列的共識協議。所有Casper CBC協議都能滿足安全性證明,因為這些協議是從主模板構建而來的。他說,Casper CBC 是少數幾個共識協議中,適合用在權益證明(Proof of stake)的密碼貨幣上的共識協議。
Aditya 說:
「Casper CBC的一大賣點是主觀的容錯門檻(Subjective Fault Tolerance Threshold),也就是說,並沒有協議規定的門檻,你可以自己選擇想要的區塊確定性程度。」
他認為,Casper CBC 有趣的地方是,即使超過三分之一的節點送出矛盾訊息(Equivocate),仍會有一定程度的安全性。
而這對於其他採用Quorum最少票數交集作為證明的共識演算法來說,是難以實現的。例如,傳統的BFT演算法、FFG、Tendermint等,對這些共識演算法來說,如果超過三分之一的節點是惡意節點,沒有任何一個演算法能夠提供任何程度的安全性。
Casper CBC 納入信標鏈(Beacon Chain)的可能性
接著Aditya 討論了近期提出的研究提案––將CBC納入信標鏈(Beacon Chain)。他說:「問題是什麼?我們為什麼要這樣做?信標鏈已經是一個很棒的提案了,為什麼我們還要加CBC呢?」
為了傳達信標鏈當前面對的挑戰,他在簡報中,利用幾張電影《星際大戰》角色劇照,絕地武士歐比王(Obi-Wan Kenobi)和安納金(Anakin Skywalker),在岩漿河旁展開師徒決鬥的一幕作為比喻。
他說明,信標鏈中的確定性小工具(Finality Gadget)和 LMD GHOST 分叉選擇規則(LMD GHOST,全名為Latest Message Driven GHOST)通常是手牽手一起戰鬥,但在某些不好的情況下,也可能像劇中主角一樣,二人自此反目,恩斷義絕。
他說:
「舉例來說,假如你有一個小的惡意驗証者,並且你遭遇不佳的網路延遲(Network latency),那麼你有可能讓Finality Gadget和LMD GHOST彼此互相攻擊。」
那麼為何選擇Casper CBC,Aditya 表示,主要考量有幾個,第一,分叉選擇更簡單,分叉選擇規則只採用 LMD GHOST。第二,將能避免因FFG和LMD GHOST導致的鏈增長問題。第三,由於採用更簡單的分叉選擇規則,變得更容易做安全性分析。
接著他分享了最新整併CBC與信標鏈(Beacon Chain)的提案。
他說,近期的提案主要針對如何在較高的區塊上有效地執行LMD GHOST分叉選擇規則,也就是近期,由以太坊創辦人Vitalik Buterin所提出的Bitwise LMD GHOST的構想。
其他在以太坊Eth 2.0規格上做的微小變更,包括:分叉選擇規則改為只採用 LMD GHOST、狀態中的新驗證後設資料,以及新的懲罰條件。同時他也推薦,客戶端開發者在這之中,可能可以做的小專案,可看以太坊Eth 2.0規格 issue #433 和 #701。
CBC Casper研究走向實用性的最新進展方面,Aditya 說,首先,第一個問題是,針對檢測終局性程度(Detecting Degree of Finality),由於沒有協議門檻,所以客戶端需要自己決定他們在特定的決策或值上要多少的終局性,且在檢測之後,目前的終局性程度是什麼等。
他說,可以看到簡報的呈現圖,表現了節點處理訊息的架構。執行一個演算法讓他跑,跑完之後會長得像下圖所呈現的狀態。
可以看到紅色節點代表訊息提出的值沒有終局性程度,綠色節點代表提出的值的高度確定性。他進一步說明,執行過程從圖的左方開始,可以看到有些節點提1,有些節點提0,但是所有節點都沒有任何終局性。
隨著時間的推移,有更多的訊息走向0,並且正生成更多的訊息。當執行接近尾聲時,所有節點都提出了0,可以看到它們是綠色的節點,代表已達到非常高的終局性水平。他指出,針對檢測終局性程度的部分,遇到的問題是,在觀察訊息後,如何檢測值的終局性程度。
他說,今年二月的工作坊,針對這部分已取得了很好的進展,提出了新的能有效檢測終局性程度的演算法。也就是將演算法的複雜度,從本來的NP困難,降低為驗証者數量二次方(Quadratic in number of validators),使它變得更為實用。他補充,如果想要了解更多資訊,歡迎查看法籍研究員Barnabé Monnot與幾位朋友一起做的網站。
針對形式化驗證(Formal Verification)的部分,Aditya提及,目前有另一個專案LayerX,主導的研究員是Ryuya Nakamura,他正在撰寫在Isabelle中的形式化驗證的CBC相關的論文初稿。
註:Ryuya在活動期間也有一場公開演講,題目是「Formal verification and CBC Casper」,他發了一則推特公開了簡報
另外,他指出,在活性(Liveness)研究的部分,很多都還是現在進行式,需要很多人一起努力投入研究的工作,找出更好的活躍度策略,歡迎大家加入研究討論。
CBC Casper 過去五年,以太坊研究員 Vlad Zamfir 一直以來的抽象理論研究,到了今年研究走向實務化,在實作上的可能越來越明朗,意味著開發者有更多發揮的空間。
CBC Casper 的戰線逐漸拓開,更多的研究問題被定義出來,教學材料與學習資源不斷的出現,研究者與開發者現在擁有更多機會能參與協作,未來預期將看到更多人,帶著想像力和創造力投入研究,開闢新的發展領域。
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