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撰文:Hoo Research

要点总结:Moonbeam是兼容以太坊的波卡(Polkadot)智能合约平台,它提供了一个 EVM 和与Web3 兼容的 API,开发者能够以最少的更改,将现有的 Solidity 智能合约和 DAPP 部署到 Moonbeam上,再通过Moonbeam与中继链实现整个波卡生态的互通。Moonbeam试图解决波卡中继链无法接入智能合约的问题,让更多的项目享受波卡(Polkadot)生态的红利。Moonbeam的愿景是基于波卡,再造一个新的以太坊。Moonbeam主网在2021年12月11日正式上线后就备受关注,有望成为波卡Polkadot生态中最具潜力的选手。

1、 项目详解

1.1 波卡(Polkadot)的平行链
Polkadot.js 竞拍主页显示,当前波卡(Polkadot)成功竞拍的平行链有五条(其中Statemint为公共利益平行链),分别是(按顺序)Acala、Moonbeam、Astar、Parallel、Clover。

每条平行链各有其特色,对比其他智能合约,Moonbeam 更加注重对以太坊的全面兼容,旨在为习惯了以太坊的开发者及用户们构建一个更加熟悉的开发及操作环境。基于 Moonbeam,开发者们可以在更快、更便宜的环境下自由构建各类 Dapps,同时由于 Moonbeam 有着极高的以太坊虚拟机(EVM)兼容性,支持 Solidity 语言,外部生态的项目开发者将能够以最小程度的代码调整在 Moonbeam 上部署已有的 Solidity 智能合约和 Dapps 前端。


 

 

Moonbeam主网上线后备受市场关注,不亚于市场上的知名公链,Moonbeam有望成为波卡(Polkadot)生态中最具潜力的种子选手。

 

1.2 Moonbeam简介


Moonbeam是波卡(Polkadot)网络上的以太坊兼容智能合约平台,为原生互操作应用程序的开发提供便利。通过其以太坊兼容性,开发者能够以最低程度的代码调整在Moonbeam上部署现有的Solidity智能合约和Dapp前端。作为在波卡(Polkadot)网络上的平行链,Moonbeam也将受益于波卡(Polkadot)中继链的共享安全性以及与其它波卡(Polkadot)相关链的连接性。Moonbeam由PureStake团队开发,主网已于2021年12月11日正式上线。

 

Moonbeam 特点:


·最低程度修改:无需重写智能合约或重新配置,使用现有成果即可部署;
·编程语言普适:适用 Solidity 或任何可编译 EVM 的语言;
·通用开发工具与 DAPP 前端:主流工具(MetaMask、Remix、Truffle 或 Javascript 库,如 Web3.Js 或 Ethers.Js 等)可链接到 Web3 RPC 终端;
·统一账户、地址和签名:现有以太坊 H160 账户 &ECDSA 签名可与 Moonbeam 交互 ;
·实时发布-订阅功能:订阅合约事件与相关链上交易、余额等实时更新。

 

1.3 Moonbeam和Moonriver


Moonriver是Moonbeam的先行网络,旨在为激励实验提供永久性的测试环境。新上线项目的代码将优先部署到Moonriver,在其真实的经济环境下经历一系列的测试与实验验证。当验证完成并通过测试之后,项目代码才可正式部署至波卡上Moonbeam。

Moonriver 是部署在 Kusama 的平行链,Moonbeam 是部署在 Polkadot 的平行链。Moonbeam 相对于 Moonriver 是一个更为稳定的网络,也会有更多稳定且可预测性项目部署至 Moonbeam 网络当中。Moonriver 的发展会激励 Moonbeam 的发展, Moonbeam 的发展也会反哺 Moonriver。

 

1.4 公链大事件


·2022.1.11 主网启动
Token 持有者可通过质押获取奖励,并可参与链上治理。网络全面启动后,众贷参与者还可获得其初始奖励。同时,开发者可在 Moonbeam 上部署智能合约。

·2022.1.13 Multichain 集成
跨链桥协议 Multichain 与 Moonbeam Network 集成。用户现已可在 Moonbeam 和以太坊之间使用 Multichain 进行十种资产(ETH、USDC、DAI、USDT、WBTC、SUSHI、CRV、AAVE、BNB、BUSD)的跨链操作。

 

·2022.1.13 cBridge合作
通过和cBridge合作,支持15 条链之间的相互转换。

·2022.1.20 Solarflare集成
Solarflare 是一个去中心化交易所,提供流动性并支持 Moonbeam 网络上的点对点交易。

·2022 第一季度 Moonwell 启动
Moonwell 是一个基于 Moonbeam 和 Moonriver 的开放式借贷和去中心化金融协议。Moonwell Apollo将于2022 年第一季度在Moonriver上启动,Moonwell Artemis将在 Apollo 之后不久在Moonbeam上启动。

 

2、Token经济


Moonbeam 原生代币 GLMR  目前总供应量为10 亿,其中的 20.3% 将被用于生态发展及开发者激励,以推动 Moonbeam 生态的快速发展。


 

Moonbeam 年通货膨胀率为5% ,Moonbeam通胀的目的是支付网络持续的安全需求。在5%的通货膨胀中,1%将用于激励验证节点,1.5%将用于支付平行链插槽拍卖,以在链上积累资金,永久支付平行链插槽,2.5%将分配给质押其GLMR代币的用户。Moonbeam测试网产生的交易手续费80%被销毁,20%进入国库,可以通过链上治理分配给进一步采用和参与网络的项目和计划。
 


根据Moonbeam 基金会规划,GLMR 将会线性开始解锁。目前最近的解锁时间是2022年2月20日(UTC时间)解锁1亿,之后种子轮战略轮开始解锁,2022年会陆陆续续解锁,具体解锁时间节点如下图:


GLMR的主要应用场景:


·交易费用:用户可以通过 GLMR 支付gas费用并执行智能合约。
·质押:用户可以质押GLMR成为验证者或受托人参与网络共识,并获得 GLMR 奖励。
·治理:使 GLMR 代币持有者能够提名理事会成员并参与网络投票。
·流动性挖矿:在基于 Moonbeam 区块链的去中心化交易所(DEXes)上提供流动性,以赚取部分交易所费用。

 

3、生态发展


Moonbeam完成启动一周左右的时间,已有131个项目,为GLMR带来高收益的流动性挖矿机会。截止到2022年1月20日,GLMR总TVL接近2亿美元。


截止至2022年1月19日,Moonbeam先行网络Moonriver在过去24小时DApps交互过的用户共有2220人,其中Solarbeam在24小时内使用人数为1751,占据了Moonriver中DApps交互用户中的绝大多数。


Moonbeam过去 14 天的交易历史,最高交易量 148,686笔,最低交易量 33,693笔,对于一个新链来说这个增长的数据已经非常可观了。


Moonbeam生态目前主要分为以下几类:

 

3.1 DeFi
Moonbean已收录28个DeFi项目,其中大多数都是已经在其它平台上线的知名DeFi项目,如Dex中的Balancer、SushiSwap、DODO等。

3.1.1 DODO
DODO是一个由主动做市商(PMM)算法驱动的去中心化交易平台。它的特点是具有高资本效率的流动性池,支持单边代币的流动性提供,减少无常损失,并能最小化交易滑点。
官网:https://dodoex.io/

3.1.2 Balancer
Balancer是Uniswap首创的AMM理念的概括,允许最终用户更好地控制可以创建的池。Balancer的一个关键功能是能够创建包含多个资产的池,这些资产可以具有不同的权重。Balancer最多支持8种资产,这些资产可以通过不同的方式进行加权,以创建资产组合来表达不同的想法和用例。
官网:https://balancer.finance/

3.1.3 SushiSwap
SushiSwap克隆自Uniswap,最大的不同是其先发行了SUSHI代币,并且交易手续费中0.25%直接分给活跃的流动性提供者。团队希望用SUSHI通证经济模型,优化Uniswap。
官网:https://sushiswapclassic.org/

3.2 NFT
Moonbeam的合作伙伴中也包括多个NFT项目,已收录的有14个DeFi,也是和当前市场趋势吻合,如以下:


3.2.1 MyNFT
Mynft是基于Flow的NFT平台,旨在连接东西方市场,为用户提供优质的发行、交易、社交体验。
官网:https://www.mynft.com/

3.2.2 Zoombies
Zombies是一个基于稀有性、稀缺性和社区性的NFT收藏交易卡的无限世界。Zoombies允许玩家与ZOOM ERC-20标准代币一起铸造、交易和销毁NFT,以实现高流动性的价值转移。
官网:https://zoombies.world/

3.2.3 Unifty
Unifty是用于发行、流动性挖矿、桥接的跨链NFT平台,支持以太坊、xDai、Polygon、BSC、Celo等区块链。
官网:https://unifty.io/

 

3.3 API和工具
The Graph、Etherscan、API3、SubQuery、Biconomy等都在moonbeam上有部署,如以下:


3.3.1 API3
API3是由API3 DAO管理的去中心化的第一方Oracle网络,具体包括提供Web 3.0去中心化API服务,如设计、技术开发所需的基础架构;支持去中心化API服务及其获利的连续操作,如运营维护与业务开发。
官网:https://api3.org/

3.3.2 The Graph
The Graph使用GraphQL在以太坊和IPFS上快速构建去中心化应用,分布式查询处理在去中心化的网络上,确保数据保持打开状态,无论如何DApp都会继续运行下去。开发人员可以部署到他们不必管理也无须信任、值得信赖的公共基础架构上。
官网:https://thegraph.com/

3.3.3 Biconomy
Biconomy目前正在开发一个平台,包括SDK、仪表板,利用元事务的优点,允许不熟悉加密的最终用户无缝地使用DApp,而无需了解钱包、加密、支付交易费用等。
官网:https://www.biconomy.io/

 

3.4 跨链桥
如以下:
3.4.1 Meter
Meter支持下一代金融系统的混合共识协议,借鉴了比特币的发行机制,通过挖矿跟物理世界产生关联;同时采用PoW、PoS混合共识机制,以实现去中心化的可信货币发行和记账,基于社区治理的独立货币政策来调节供求关系,以实现稳定。
官网:https://passport.meter.io/

3.4.2 AXELAR
AXELAR是一种去中心化的互操作性结构,连接了区块链生态系统、应用、用户。其旨在搭建区块链互操作层,构建网络的底层技术与协议、工具和API解决方案。AXELAR由Algorand创始团队成员开发,可以无摩擦地连接所有使用不同语言的区块链生态系统,以使开发者能够使用通用协议和API进行操作,这将避免DApp开发者在开发新桥时重写其应用。
官网:https://axelar.network/

3.4.3 ICON Foundation
ICON Foundation旨在建立一个去中心化网络,允许具有不同治理的独立区块链在没有中介的情况下相互交易,任何人都可以创建一个新的区块链项目并加入网络。一个新的区块链项目可以自由地与现有项目连接并创建新的独特世界,或区块链多元宇宙。ICON本身可以被视为一个活的有机体和生态系统。
官网:https://iconrepublic.org/

3.5 DApps
如以下:
3.5.1 IBetYou
IBetYou使用质押的基本原则,并通过由Polygon和AAVE提供支持的加密技术将其提升一个档次。当质押时,挑战者和他们的对手都会将质押代币发送到一个智能合约,该合约将加密货币托管,然后将股权代币化并持有AAVE平台上的利息收益协议,在质押结束时,由利息产生的加密货币在决策者和IBetYou社区之间按比例共享。
官网:https://ibetyou.xyz/

3.5.2 Polkacover
Polkacover创立于2019年末,致力于建立全球领先的加密友好型保险购买和保单发行市场,满足加密和个人保险需求的一站式服务。其正在基于波卡开发无摩擦的保险市场,为整个保险行业带来创新、增强的安全性、无与伦比的用户交互作用。
官网:https://www.polkacover.com/

3.5.3 BePro
BePro(前身为BetProtocol)通过提供多种工具和技术,使企业家和开发人员能够在几分钟内创建游戏平台,无需编码,这些平台安全、可扩展且符合法规。BePro的愿景是在公平、透明和安全的基础上创建在线游戏技术的新标准。
官网:https://www.bepro.network/

3.6 浏览器
主要包括波卡和以太坊的区块链浏览器,包括Etherscan、DappLooker、Polkassembly、Polkadot.js、Subscan等,如以下:


3.6.1 Polkassembly
Polkassembly是一个开源平台,任何人都可以发现和参与基于Substrate的链上治理,可以浏览链上提出的提案,与社区讨论并使用浏览器扩展直接从网站投票。提案作者是唯一能够编辑提案帖子和描述的人。该团队在Substrate和Web 3.0开发方面拥有丰富的经验。
官网:https://kusama.polkassembly.io/

3.6.2 Polkadot.js
Polkadot.js是一个非常简单的脚手架浏览器扩展,它将Polkadot API Signer以及任何关联的帐户注入到页面中,允许任何DApp使用。该扩展程序只做一件事:它管理帐户并允许与这些帐户签署交易。在早期,它不会注入供DApp使用的提供商,也不会执行钱包功能,例如发送资金。
官网:https://polkadot.js.org/

3.6.3 Subscan
Subscan是波卡生态区块浏览器,达尔文网络首个由社区开发的项目。
官网:https://www.subscan.io/

3.7 预言机
Chainlink、Brand Protocol、DIA、Razor等,如以下:
3.7.1 DIA Data
DIA Data为了使财务数据标准化,开源并且每个人都可以访问,重点解决加密与金融市场的数据不一致、有偏见、昂贵或者无法访问。DIA Data通过众包验证的开源数据,即将为下一代金融生态系统提供全力支持。
官网:https://diadata.org/

3.7.2  Razor
Razor Network是一个去中心化的预言机项目,当前在以太坊网络上运行,之后将在自己的权益证明网络上运行,其以快速、安全的方式将智能合约与数据连接起来。去中心化应用使用利益相关者网络为智能合约提供数据,可以避免单点故障,并且值得信赖。
官网:https://razor.network/

3.7.3  Chainlink
Chainlink是一个去中心化的预言机网络,为区块链智能合约解决互操性问题,并将其安全连接至链下数据源、Web API和传统银行支付系统。Chainlink极大丰富了智能合约的应用场景,使其在金融、保险和供应链等众多行业都可以得到应用。
官网:https://chain.link/

3.8 钱包
Moonbeam合作的钱包包括Rabby、Debank、AirGap、Polkadot.js、MetaMask,如以下:


3.8.1  MetaMask
MetaMask是一款浏览器插件钱包,无需下载安装客户端,使用方便,最初由ConsenSys孵化。
官网:https://metamask.io/

3.8.2 AirGap
AirGap是一种安全的自托管解决方案,适用于Polkadot、Kusama以及即将推出的Moonbeam等多种资产。借助AirGap的双设备方法,可以遵循使您的加密完全脱机的完整理念。或者AirGap Wallet和AirGap Vault这两个应用程序都可以安装在同一台设备上,但仍然可以从增加的安全性中获益。
官网:https://airgap.it/

3.8.3 Polkadot.js
Polkadot.js是一个非常简单的脚手架浏览器扩展,它将Polkadot API Signer以及任何关联的帐户注入到页面中,允许任何DApp使用。该扩展程序只做一件事:它管理帐户并允许与这些帐户签署交易。在早期,它不会注入供DApp使用的提供商,也不会执行钱包功能,例如发送资金。
官网:https://polkadot.js.org/

此外,还包括平行链、收集人、存储、资产与发行,总计12个大类目。Moonbeam的完整生态如下图所示。


 

可以看得出越来越多的头部DAPP在不断加入,但在Moonbeam官方公布的合作的项目中,大多数都是已经在以太坊等平台上线的项目,原生开发的项目较少,Moonbeam还需要更多的在生态发展上发力。

 

4、团队成员


官网有相对完整的团队信息,Derek Yoo是CEO。Derek Yoo是经验丰富的“创业老兵”,在Web 2领域有成功创业经历。Derek和Steven Kokinos(后创立区块链项目Algorand),曾共同创立Thinking Phone Networks(类似于现在钉钉的雏型版)软件公司。

Derek Yoo在19 年 5 月创办了 Purstake-Moonbeam (Moonriver)的开发公司,并担任 CEO。在 FOZE 做了 12 年的 CTO, 后来又做了 1 年的 CPO(首席采购官),然后离职创办 Purstake。Purestake的优质服务让公司在开发者圈儿小有名气,但此时的Derek并不满足于“技术开发商”的角色,他想做一个能满足更多用户需求的底层平台,Moonbeam Network也就顺势而生。


 

5、投资背景


官网显示目前投资机构有11个,含KR1、Coinbase Ventures、Binance Labs、IOSG Ventures、ParaFi等。公开资料可查询到具体的融资金额有两笔,分别是:
·600 万美元:IOSG Ventures、Binance Labs、ParaFi、Coinbase Ventures、分布式资本(Fenbushi Capital)
·140 万美元(种子):Hypersphere Ventures 牵投

投资机构部分是主流机构,但是金额不大,项目方还没有做过针对散户的募资,平行链的上线又是众贷机制,本质上众贷的 KSM/DOT,项目方没有使用权。所有的平行链团队都面临这个问题:通过众贷是无法获取资金的。团队的资金来源要么募资,要么通过 Bulid(类似于 IC0) 发行自己的代币。如果没有获取大量的资金的平行链团队,是有较大可能在二级市场套现的。

6、市场情绪
Moonbeam社交媒体,Twitter 粉丝数212,416,Reddit 粉丝数7,821,TG及Discord活跃度都很高,Github上项目开发进度累计提交 1,135次数。

根据CoinCodex数据,截止2022 年 1 月 20 日,总体Moonbeam价格预测情绪看涨,其中 6 个技术分析指标发出看涨信号,2 个发出看跌信号。


 

 

7、总结


Moonbeam带来的前所未有的开发灵活性和便利性,能让更多的项目享受波卡生态发展的红利。在主网启动一周后TVL数据不断增长,但较头部公链还有些差距。MoonBeam官方积极寻找合作项目,市场运营也积极开展,创始人也有成功的创业经验,MoonBeam未来生态的增长非常值得期待。

参考资料:
1、moonbeam.network
https://moonbeam.network/networks/moonbeam/
2、moonbeam.foundation
https://moonbeam.foundation/
3、moonscan.io
https://moonbeam.moonscan.io/
4、Auctions on Polkadot & Kusama Ecosystem
https://parachains.info/auctions/polkadot-1-5#timeline_polkadot-1-5
5、https://twitter.com/MoonbeamNetwork

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关于Hoo虎符研究院(Hoo Research)


Hoo虎符研究院(Hoo Research)致力于研究区块链行业发展过程中具有前瞻性和战略性的重大课题,解决行业内信息不对称问题,助推区块链行业综合发展。虎符投研团队主要来源于海内外著名金融机构,是全球领先的行业专家型研究团队。研究内容涉及行业趋势、应用创新、模式探索等,依托虎符平台在数据、技术、渠道等方面的独特优势,形成在细分领域中具有品牌性的研究成果。


读懂以太坊的客户端多样性,为何如此重要?

撰文:Joseph Cook

编辑:南风

以太坊有多个可互操作的客户端,由独立团队用不同的语言开发和维护。这是一项重大成就,通过将漏洞或攻击的影响限制在运行受影响客户端的网络部分,可以为网络提供弹性。然而,只有当所有用户大致均匀地分布在各个可用的客户端上时,才能实现这种优势。目前,绝大多数以太坊节点运行单个客户端,给网络带来不必要的风险。

以太坊将很快经历自成立以来其架构最重要的一次升级——从工作量证明 (PoW) 到权益证明 (PoS) 的合并。这将从根本上改变该网络对区块链的真实状态达成共识的方式,并维护网络安全。这种新架构将带来安全性、可扩展性和可持续性方面的好处,但同时也放大了与这种由单个客户端占主导地位有关的风险。这篇文章将探讨其中的缘由...

01. 信标链

信标链是一条 PoS 区块链。它目前与以太坊主网并行运行,但两者很快将“合并”在一起。合并之后,现有的以太坊主网客户端 (“执行客户端”) 将继续托管以太坊虚拟机 (EVM),并验证和广播交易,但将停止参与工作量证明 (PoW) 挖矿,并放弃对区块链链头 (顶端区块) 达成共识的责任。相反,这种共识将成为“共识客户端”的责任,“共识客户端”负责把来自“执行客户端”的交易与共识所需的信息一起打包进“信标区块”中,这些信标区块就构成了信标链。“矿工”将被“验证者” (validators) 取代,这些验证者需要将 ETH 存入某个以太坊智能合约中 (这一过程称为“质押”(staking))。验证者质押的 ETH 将作为抵押品,以激励他们正确地完成验证工作。不履行验证工作 (比如因为离线) 或进行恶意行为的验证者,将导致其质押的 ETH 的一部分被销毁。另一方面,如果验证者行为得当,那么将会获得 ETH 奖励。

1. 验证者的职责

对于验证者来说,良好的行为意味着参与验证从其他验证者那里接收到的信标区块,并对区块链链头进行投票。如果验证者接收到的区块是有效的,那么验证者将对区块进行“证明”(attest),实际上就是投票支持将该区块添加到区块链中。一个节点将不定期地被要求提议一个新区块,其他验证者将“证明”该区块。当区块链有多个分叉时,只有那条在其历史上积累了最多“证明”(attestations) 的链才是正确的区块链。

验证者还将不定期地参与到某个同步委员会(sync committee)中,同步委员会是一个由随机选择的 512 名验证者组成的小组,这些被随机选中的验证者将对区块头 (block headers)进行签名,这样轻客户端就可以检索这些被验证过的区块,而无需访问整条历史链或整个验证者集。

2. 合理化& 被敲定

信标链为网络设定节奏。这种节奏被组织成两个时间单位:slotepoch。slot 是将区块添加到信标链的机会,每 12 秒出现一次。某个 slot 可能没有区块,但当系统以最佳方式运行时,区块会添加到每个可用的 slot 中。epoch 是以 32 个 slot (约 6.4 分钟) 为单位的。slot 和 epoch 设定了以太坊区块链的节奏。

在每个 epoch 期间,第一个 slot 中的区块是一个检查点(checkpoint)。检查点是非常重要的,因为检查点被用于使区块链账本上的记录变得永久和不可逆转——这是一个分为两个阶段的过程:首先,如果所有活跃验证者质押的 ETH 余额中至少有 2/3 (即“绝对多数”) 证明了最近的两个检查点(当前的被称为“目标检查点”,前一个被称为“源检查点”),那么这两个检查点之间的这段区块就被“合理化” (justified) 了。“合理化”是迈向成为以太坊权威链上永久记录的第一步。一旦某个被“合理化”的检查点之后新出现了另一个被“合理化”的检查点,那么前一个检查点就是“被敲定” (finalized) 了,也即使其具有了永久性和不可逆转(即这个检查点之前的所有记录都成为了区块链上永久不可篡改的记录)。

这个“合理化”和“敲定”的过程要求验证者进行的“证明”(attestations) 实际上要比上文阐述的要更复杂一些。有两种类型的证明:一种是LMD GHOST 投票,用于证明区块链的链头 (LMD GHOST 是分叉选择算法);第二种是用于对两个检查点进行证明的FFG 投票(FFG 是“最终性小工具” (finality gadget),对区块链进行合理化和最终敲定)。所有验证者都会对每个检查点进行FFG 投票,而只有一个随机选中的验证者子集在每个 slot进行LMD GHOST 投票

3. 验证者的质押奖励、惩罚和罚没

奖励

如前所述,验证者质押的 ETH 用于作为“抵押品”,以激励验证者的诚实行为。随着验证者因为参与到保护网络中而获得奖励,这些被质押的 ETH 将随着时间的推移而增加。当验证者进行的LMD-GHOST 投票FFG 投票与大多数其他验证者一致时,那么验证者就会获得证明奖励。当验证者被选中作为“区块提议者”(block proposer) 时,如果其提议的区块被“敲定”, 那么该验证者也将获得奖励。区块提议者也可以通过将有关其他验证者行为不当的证明打包进自己提议的区块中,从而增加自己获得的奖励。这些奖励是鼓励验证者诚实行事的“报酬”。

惩罚

验证者可能受到的“惩罚”是以各种机制的形式来销毁一部分验证者质押的 ETH。当验证者未能提交一个 FFG 投票、提交延迟了或者提交了错误的 FFG 投票时,都会受到证明惩罚(attestation penalties)。但如果验证者错过了进行 LMD-GHOST 投票,则不会受到惩罚,只是错过了本可以通过对链头进行投票而获得的奖励。验证者余额被削减的数额,等同于如果他们提交正确的证明而本可以获得的奖励数额。这意味着,一个诚实但“懒惰”的验证者,他因为错过了证明而遭受到的最大惩罚,就是损失他如果以完美的方式进行证明时本可以获得的奖励金额的 3/4。此外,当验证者被分配至“同步委员会”(sync committee) 时,如果该验证者未能签名区块,那么其受到的惩罚将等同于如果他成功地签名区块时本可以获得的 ETH 价值。

总的来说,这些惩罚是温和的,验证者持续的怠惰 (inactivity) 仅会使其质押的 ETH 受到一个相当缓慢的削减。

罚没

罚没(slashing)是一种更严重的行为,这会导致验证者被强制从网络中移除,并导致相关的 ETH 质押金损失。有三种方式会导致验证者被罚没,所有这些都相当于验证者进行了不诚实的区块提议或区块证明:

在同一个 slot 提议和签名两个不同的区块;

对“环绕”某个区块的另一个区块进行证明 (实际上就是更改区块链历史);

通过对同一个区块的两个候选区块进行“双重投票”(double voting)。

如果检测到上述这些操作,验证者就会罚没。这意味着相当于其质押的 ETH 的 1/64 (最高可达 0.5 ETH) 将立即被销毁,然后一个为期 36 天的移除期开始了:在此期间,验证者的质押金将逐渐被削减;且在这段期间的中间点 (第18天),该验证者还将受到额外的惩罚,惩罚大小将与此次罚没事件发生之前的36 天内所有被罚没的验证者的 ETH 质押总额成比例。这意味着,当更多的验证者被罚没时,此次罚没的量级将会增加。最大的罚没是所有被罚没的验证者的全部有效余额 (也即,如果有大量验证者被罚没,那么他们可能损失全部的质押金)。另一方面,一个单独的、独立的罚没事件只会销毁验证者一小部分的质押金。这种随着被罚没验证者的数量而变化的中间惩罚被称为“串谋惩罚”(correlation penalty)。

Inactivity Leak 机制

如果信标链已经有超过 4 个 epoch 都没有被敲定,那么一个称为“inactivity leak”的经济机制将被激活。Inactivity leak 的最终目的是创造条件使区块链重新恢复敲定。如上文所解释的,“敲定”(finality) 需要 2/3 的 ETH 总质押金对“源检查点”和“目标检查点”达成共识。如果超过 1/3的验证者离线或未能提交证明的证明,那么就不可能有 2/3 的绝对多数验证者来敲定检查点。此时,Inactivity leak 机制会让属于这些不活跃的验证者的 ETH 质押金逐渐被削减,直到这些验证者控制的质押金少于网络中总质押金的 1/3,从而允许剩余的活跃验证者对区块链进行敲定。无论这些不活跃的验证者数量有多大,剩余的验证者最终都将控制 >2/3 的总质押金。这种质押金的削减将是一个强烈的刺激因素,激励不活跃的验证者尽快重新激活!

信标链设计中的奖励、惩罚和罚没鼓励了个体验证者正确行事。然而,从这些设计选择中出现了一个系统,它强烈地激励了验证者在多个客户端之间的平等分配,并强烈地抑制这种由单个客户端占主导地位的情况。这是因为,“绝对多数制”对于信标链来说非常重要,单独一个恶意验证者对网络而言是相当无害的,但大量恶意验证者将可能造成严重破坏。让我们来看看一些潜在的场景......

02. 风险场景

这种资产激励共识客户端多样性是有风险的。通过在多个客户端之间均匀分布验证者,可以大大减少针对特定客户端的攻击或漏洞带来的影响,而单一客户端占主导地位则会增加这种风险。这种风险倍增效应会随着单个主导性客户端占据的网络份额多少而变化。

我们可以通过一些假设的 (但可能实际会发生的) 场景来获得更多的直觉感知。让我们假设一个 bug 意外地被引入到一个共识客户端中,这个 bug 可以直接导致该客户端进行不正确的证明,或者暴露一个漏洞,使得恶意攻击者能够迫使客户端进行不正确地证明。那么,客户端多样性会如何影响这种 bug 带来的后果呢?

场景1:受影响的客户端控制了少于 1/3 的 ETH 质押金

这种情况为信标链提供了最大的弹性,因为仍有 2/3 被质押的 ETH 仍在进行正确地证明,允许信标链正常地进行敲定。因此,从网络的角度来看,这种场景的后果是可以忽略的。受影响的验证者将受到怠惰惩罚,因为他们提交了不正确的证明。这些损失相对较小,受影响的验证者可以等待客户端被修复或者切换到另一个客户端。无论哪种方式,验证者都可以以最小的经济后果和不会破坏信标链的方式继续进行正确的证明。

场景2:受影响的客户端控制了超过 1/3 的 ETH 质押金

这种情况的问题要大得多,因为只剩不到 2/3 的 ETH 质押金在正确地进行证明,即没有绝对多数的验证者来正确地达成共识。这意味着信标链无法实现敲定,且 Inactivity Leak 机制将被激活。此时,这个 bug 对整个网络造成了影响。对于搭建在以太坊之上的交易所和 Dapps (去中心化应用) 而言,区块链被敲定 (finality) 是至关重要的,如果区块链无法被敲定,那么就不能保证交易是永久性和不可篡改的。对于使用了这个受影响的客户端的个体验证者来说,相关的惩罚要严重得多,因为 Inactivity Leak 机制的激活意味着个体验证者质押的 ETH 将逐步被销毁,直到这个受 bug 影响的客户端控制了少于 1/3 的 ETH 总质押金,且只有到那个时候信标链才会恢复敲定。这种 ETH 的销毁可能实际上会在信标链恢复之后持续一段时间,从而为验证者数量的较小变化提供缓冲。只有当一个受影响的客户端控制了超过 1/3 的 ETH 总质押金时,信标链的敲定才会处于危险之中。

在这种场景中,正常运行其他替代性客户端的验证者在 Inactivity Leak 机制被激活期间不会收到任何奖励。这是一种安全机制,用于防止攻击者蓄意启动 Inactivity Leak 机制,从而提高该攻击者控制的其他以正确方式运行的验证者获得的总奖励。这些都是很小的惩罚,但关键是,没有人能从一个控制着超过 1/3 的 ETH 总质押金的客户端的共识 bug 的负面后果中逃脱

场景3:受影响的客户端控制着 1/2 的 ETH 质押金

这种情况可能导致信标链中出现不可恢复的分叉。如果有共识 bug 的客户端分叉到它自己的链上,那么原始的链和新的分叉链都无法实现敲定,因为新旧两条链都缺失了大约一半的验证者,并且都将激活 Inactivity Leak 机制。此时,这两条链上缺失的验证者的 ETH 质押金将会逐渐被销毁,直到他们控制的质押金少于 1/3 的网络 ETH 总质押金,此时每条链上的验证者才可以再次开始进行敲定。这个过程在两条链上花费的时间相同,因为恢复敲定需要销毁的 ETH 数量是相等的。这两条链将使用不同的检查点来独立完成敲定。这两条链可能永远不会合并成为一条单独的“权威链”。解决方法将需要以太坊社区对哪条链是“权威链”达成共识,这个过程肯定会在政治上很难处理和引发分歧,导致一半的社区由于切换区块链而产生的经济损失 (这还不包括 ETH 可能贬值)。也许更糟糕的是,社区可能只是继续分裂下去 (类似于 The DAO 事件导致以太坊经典的产生)。

为了避免信标链的永久分裂,使用受影响的客户端的验证者将必须与 Inactivity Leak 赛跑进行客户端切换,或者在区块链开始敲定之前修复他们的客户端。可能有 3-4 周时间,在此期间开发者将争相拯救以太坊。在这个场景中,对于大量的验证者来说,无法逃避重大的经济损失

场景4:受影响的客户端控制着超过 2/3 的 ETH 质押金

对于信标链来说,这是噩梦般的情况,因为受影响的客户端控制着一个超级多数的验证者,并且能够敲定自己的链。这样,不正确的信息就很有可能永远被固定在以太坊的历史记录中。在区块链开始敲定非法区块之前,客户端团队将有大约 13 分钟的时间来确定该共识 bug、修复它,并将客户端更新信息广播给受影响的验证者。

对于这种情况,唯一可行的缓解方法是让受影响的验证者取出他们质押的 ETH 并从区块链中退出。如果在 bug 修复之后,这些受影响的验证者试图重新加入那条正确的区块链中,他们将由于“串谋惩罚”而被罚没,因为他们此时证明的检查点是与他们之前证明的检查点相矛盾,而且是集体进行这样的操作。Inactivity Leak 机制将由于大量验证者离去而被激活,这意味着这些受影响的验证者将在他们等待取款 (退出) 时不断损失他们的 ETH 质押金。由于有大量验证者要退出,因此等待的队伍将很长、缓慢和昂贵。

唯一的其他选择是,剩下的未受影响的客户端接受该 bug,加入新的链,并同意该 bug 从此成为以太坊共识层的预期行为。这将与 staking (质押) 社区的核心原则背道而驰,而且会造成极大的分裂。这些少数客户端将在新链上受到怠惰惩罚,即使他们的行为得当。

两种选择都不是好的选择。前一个选择对于受影响的验证者来说非常昂贵,并且在逻辑上难以纠正。后一种选择将严重破坏对以太坊的信任,并导致我们接受一个永久被玷污的链。

其他风险

逆转最终性

如果单个客户端控制着超过 2/3 的 ETH 总质押金,那么该客户端的开发者就有能力选择哪个版本的区块链历史是正确的。比如,如果该客户端的开发者变得恶意,他们可以花费一些 ETH (比如通过某个交易所套现,或者桥接到另一个区块链网络),然后这些开发者集体投票,使用另一个不包含这笔花费交易的链版本来代替当前这个已经被敲定的链。这是一种“双花”,因为该客户端控制着绝大多数验证者使其能够逆转最终性和重写历史。与此同时,诚实的少数验证者会因为他们不一致的证明而受到惩罚。一个恶意的控制了绝对多数 ETH 总质押金的攻击者也可以威胁做出这样的行为,并控制网络索要赎金。即便是一个控制着 1/3 的 ETH 总质押金的恶意团队也可以威胁停止链的敲定并激活 Inactivity Leak 机制。

共同的责任

前一点对客户端开发团队的看法有些悲观,不是因为这是合理的,而是因为恶意行为是可能的,因此需要防范。然而,这些开发人员最有可能永远是好人,他们自己需要抵制单个客户端占主导性地位,不仅仅是因为他们很可能是以太坊用户 (以及 ETH 持有者或质押者),还因为网络安全的责任不应该集中在一个小团队的肩上。开发者的行为对整个以太坊的健康造成了巨大的影响,他们的压力和心理健康是真正的代价。客户端多样性通过在多个独立团队之间分担责任来避免这种情况

中心化

即使客户端开发团队由完全出于善意的开发者组成,当他们控制了大部分的 ETH 质押金时,他们仍然保留了以太坊运作方面的过度权力。去中心化是以太坊的一个核心原则,这必须包括开发者、用户和托管商的去中心化。跨多个客户端的开发团队的去中心化,通过均匀分配 ETH 质押金,从而限制了单个客户端团队对诸如分叉内容和时间等做出关键决策,从而限制了他们对以太坊哲学方向的影响。客户端多样性确保了在开发者层面做出去中心化的决策

政治

对一条诚实链的社交恢复 (social recovery)是一个充满政治的问题。以太坊的共识机制应该基于编码到其客户端的规则来确定——这是它的主要目标。干预这一过程可能会导致以太坊社区的分裂,导致不同的用户在哲学上、伦理上和技术上对于缓解某个主要客户端的共识 bug/攻击有各种各样的观点。治理决策将是笨拙的、破坏性的,而且可能过于缓慢而无法达到最大的有效性。

03. 真实例子

上述场景发生的概率相对较低。开发者在研究和测试他们软件的每一个更新时都是一丝不苟的,没有理由怀疑任何客户端团队的职业操守。然而,这些场景也不是纯粹的假设。已经有真实例子表明,客户端多样性拯救了以太坊主网,使其免于永久损坏,且一些共识 bug 也破坏了以太坊测试网。下面将介绍其中的一些例子。

上海攻击

2016年9月,在上海 DevCon 会议期间,黑客攻击了以太坊,利用客户端软件中的几个漏洞,导致网络速度显著放缓。攻击者坚持不懈,迅速部署新的类似攻击,而客户端开发人员则竞相对这些攻击进行逆向工程和修补。最终,攻击者在Geth 客户端中发现了一个无法修补的漏洞,使得硬分叉成为必然。即使在硬分叉升级之后,攻击者仍然发现了一个拒绝服务漏洞,该漏洞利用之前攻击所导致的膨胀状态,迫使客户端在每个区块中进行数万次缓慢的磁盘I/O操作。客户端多样性赢得了胜利,因为当开发人员努力修复 Geth 中的漏洞时,以太坊能够继续使用替代性的Parity 客户端,该客户端没有遭受同样的漏洞。

由于有多个客户端,上海攻击是可以恢复的,但如果一个类似的 bug 影响了多数共识客户端,情况可能会截然不同。如果一个“共识客户端”与当时 Geth 被攻击时有着相同的主导性地位,那么以太坊量将无法实现敲定,因为此时大多数验证者将无法对区块进行证明。Inactivity Leak 将被激活,因为只有少于 1/3 的 ETH 质押金可用于进行证明。

Insecura 链

“远程攻击”的可行性最近在 Pyrmont 测试网得到了证明。其想法是建立一组验证者来证明一个备用的区块链历史。然后,这些验证者被用来诱骗新的验证者加入这条不诚实的“Insecura”链,从而逐渐增加被影响的验证者的数量,最终达到中断区块链敲定、激活 Inactivity Leak 并耗尽诚实多数验证者的 ETH 质押金的程度。最终,这可能导致受影响的客户端最终敲定自己版本的区块链。虽然所需要的时间和金钱的投入使这种行为不太可能成为攻击向量,但类似的动态可能导致一个占主导地位的共识客户端中的一个 bug 感染网络的大部分。

Medalla 测试网

此前由于 Prysm 客户端的时钟问题,Medalla 测试网的活跃验证者数量突然下降。这条链无法进行敲定,因为太多的验证者退出了网络,以至于 2/3 绝大多数被质押的 ETH 已经不再可用于进行证明。其恢复是渐进的,因为这依赖于验证者将客户端从 Prysm 切换到其他少数客户端上。然后,真实的时间与 Prysm 客户端错误的时钟时间赶在一起,之前无效的证明突然间变得有效了。这导致 Prysm 客户端陷入停滞,同时 Teku 和 Lighthouse 客户端也因突然处理大量的证明而遭遇了巨大的状态膨胀。如果 Prysm 是 Medalla 测试网的唯一客户端,那么整个网络都已经停滞了;如果 Prysm 客户端控制了少于 1/3 的 ETH 总质押金,那么许多混乱就可以避免了。

Prysm 的存款根 bug

2021 年初,Prysm 客户端遇到了一个与 Eth1 存款根验证相关的 bug。当时,Prysm 客户端能够生成无效的存款根(deposit root),并将其传递给其他 Prysm 节点。因为 Prysm 拥有如此大的验证者份额,这种无效的存款根很快在网络中传播,且由于 Prysm 遵循绝大多数投票机制而非在每个区块中显性地验证存款根,因此加速了其传播。虽然该 bug 带来的影响很小,没有中断信标链的敲定,也没有对验证者带来重大的经济惩罚,但这个事件从两个方面证明了客户端多样性的重要性:首先,如果 Prysm 客户端有着较小的验证者份额,那么就会限制该 bug 在整个网络的传播,减少其影响;其次,该事件发生后的分析文章描述了如何使用替代性客户端实现作为基准,帮助开发人员快速识别和修复该 bug。显然,如果没有多个积极维护的客户端,这是不可能实现的。

04.当前的客户端多样性

读懂以太坊的客户端多样性,为何如此重要?

撰文:Joseph Cook编辑:南风以太坊有多个可互操作的...

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