作者：Vitalik Buterin，ethresear；編譯：松雪，

以太坊和大多數(shù)其他（最終確定性）權(quán)益證明系統(tǒng)之間的主要區(qū)別在于，以太坊試圖支持非常多的驗(yàn)證器對(duì)象：我們目前有 895,000 個(gè)驗(yàn)證器對(duì)象，簡(jiǎn)單的 Zipf 定律分析表明這對(duì)應(yīng)于數(shù)萬(wàn)個(gè)驗(yàn)證器對(duì)象是獨(dú)特的個(gè)人/實(shí)體。 這樣做的目的是支持去中心化，甚至允許普通個(gè)人參與質(zhì)押，而不要求每個(gè)人放棄自己的代理權(quán)并將控制權(quán)交給少數(shù)質(zhì)押池之一。

然而，這種方法要求以太坊鏈每個(gè)時(shí)隙處理大量簽名（今天約為 28,000 個(gè)；SSF 后為 1,790,000 個(gè)），這是一個(gè)非常高的負(fù)載。 支持此負(fù)載需要做出大量技術(shù)犧牲：

• 這需要一個(gè)復(fù)雜的證明傳播機(jī)制，涉及將證明分割到多個(gè)子網(wǎng)之間，需要對(duì)BLS簽名操作進(jìn)行超優(yōu)化以驗(yàn)證這些簽名等等。

• 我們沒有一個(gè)明確的可替代、足夠高效的抗量子的方案。

• 類似視圖合并的分叉選擇修復(fù)變得更加復(fù)雜，因?yàn)闊o(wú)法提取單個(gè)簽名。

• 對(duì)簽名進(jìn)行SNARK處理是困難的，因?yàn)樗鼈兊臄?shù)量很大。Helios需要在一個(gè)專用的額外簽名上操作，稱為同步委員會(huì)簽名。

• 它通過(guò)要求一個(gè)時(shí)間槽中有三個(gè)子時(shí)間槽而不是兩個(gè)，增加了安全最小時(shí)間槽。

簽名聚合系統(tǒng)乍看起來(lái)是合理的，但實(shí)際上它創(chuàng)建了系統(tǒng)性復(fù)雜性，這種復(fù)雜性滲透到各個(gè)方面。

更何況，它甚至沒有達(dá)到自己的目的。 質(zhì)押的最低要求仍然是 32 ETH，這對(duì)很多人來(lái)說(shuō)是遙不可及的。 而僅僅從邏輯上分析，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，讓每個(gè)人都簽到的系統(tǒng)真正為普通人提供質(zhì)押似乎是不可行的：如果以太坊有 5 億用戶，其中 10% 的用戶進(jìn)行質(zhì)押，那么 這意味著每個(gè)插槽有 1 億個(gè)簽名。 從信息理論上講，此設(shè)計(jì)中的處理削減需要每個(gè)插槽至少 12.5 MB 的數(shù)據(jù)可用空間，大致與完整 daksharding 的目標(biāo)一樣多（!!!）。 也許是可行的，但要求質(zhì)押本身依賴于數(shù)據(jù)可用性采樣會(huì)帶來(lái)很大的復(fù)雜性增益——即使這只是世界人口質(zhì)押的約 0.6%，而且還沒有開始涉及驗(yàn)證這么多簽名的計(jì)算問(wèn)題。

因此，與其依賴于密碼學(xué)家創(chuàng)造魔法子彈（或魔法防彈衣），以使每個(gè)時(shí)間槽中的簽名數(shù)量不斷增加成為可能，我建議我們進(jìn)行一次哲學(xué)轉(zhuǎn)變：從一開始就放棄對(duì)此類期望。這將極大地?cái)U(kuò)展PoS設(shè)計(jì)空間，并允許進(jìn)行大量技術(shù)簡(jiǎn)化，通過(guò)允許Helios直接在以太坊共識(shí)上進(jìn)行SNARK處理，使其更加安全，并通過(guò)使即使是像Winternitz這樣無(wú)聊而存在已久的簽名方案也能夠可行來(lái)解決量子抗性問(wèn)題。

為什么不“只用委員會(huì)”呢？

許多面臨這一確切問(wèn)題的非以太坊區(qū)塊鏈?zhǔn)褂昧艘环N基于委員會(huì)的安全方法。在每個(gè)時(shí)間槽中，它們隨機(jī)選擇N個(gè)驗(yàn)證者（例如，N約等于1000），這些驗(yàn)證者負(fù)責(zé)完成該時(shí)間槽。值得提醒的是，為什么這種方法不足夠：它缺乏問(wèn)責(zé)制。

為了理解其中的原因，假設(shè)發(fā)生了一次51%攻擊。這可能是一次最終性逆轉(zhuǎn)攻擊或?qū)彶楣簟Ｒl(fā)動(dòng)攻擊，仍然需要控制大部分質(zhì)押的經(jīng)濟(jì)參與者同意進(jìn)行攻擊，即運(yùn)行參與攻擊的軟件，與所有最終被選為委員會(huì)的驗(yàn)證者一起參與攻擊。隨機(jī)抽樣的數(shù)學(xué)保證了這一點(diǎn)。然而，他們?yōu)檫@樣的攻擊承擔(dān)的懲罰很小，因?yàn)榇蠖鄶?shù)同意攻擊的驗(yàn)證者最終沒有被看到，因?yàn)樗麄儧]有被選為委員會(huì)成員。

目前，以太坊采取了相反的極端。如果發(fā)生51%攻擊，整個(gè)攻擊驗(yàn)證器集合的大部分都會(huì)被削減質(zhì)押。目前攻擊的成本約為900萬(wàn)ETH（約合200億美元），并且這假設(shè)網(wǎng)絡(luò)同步以最大程度地有利于攻擊者的方式中斷。

我認(rèn)為這是一個(gè)高昂的成本，而且是一個(gè)過(guò)高的成本，我們可以在這個(gè)問(wèn)題上做出一些犧牲。即使攻擊成本為1-2百萬(wàn)ETH也完全足夠。此外，以太坊目前存在的主要中心化風(fēng)險(xiǎn)在一個(gè)完全不同的地方：如果最低質(zhì)押金額降低到接近零，大規(guī)模的質(zhì)押池的實(shí)力差異將不會(huì)太大。

這就是為什么我主張一個(gè)溫和的解決方案：在驗(yàn)證者的問(wèn)責(zé)制上做出一些犧牲，但仍然保持可削減的ETH總量相當(dāng)高，作為交換，它給我們帶來(lái)了較小驗(yàn)證者集合的大部分好處。

在SSF下，每個(gè)時(shí)間槽的8192個(gè)簽名會(huì)是什么樣子呢？

假設(shè)采用傳統(tǒng)的兩輪共識(shí)協(xié)議（類似Tendermint使用的協(xié)議，以及SSF不可避免地會(huì)使用的協(xié)議），每個(gè)參與的驗(yàn)證者每個(gè)時(shí)間槽需要兩個(gè)簽名。我們需要繞過(guò)這個(gè)現(xiàn)實(shí)。我看到三種主要方法，我們可以這樣做。

方法一：全力投入去中心化質(zhì)押池

Python 有一句非常關(guān)鍵的話：

應(yīng)該有一種——最好只有一種——明顯的方法來(lái)做到這一點(diǎn)。

對(duì)于質(zhì)押平等化的問(wèn)題，以太坊目前違反了這一規(guī)則，因?yàn)槲覀兺瑫r(shí)執(zhí)行兩種不同的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：（i）小規(guī)模單獨(dú)質(zhì)押，以及（ii）使用分布式驗(yàn)證器技術(shù)（DVT）的去中心化質(zhì)押池 。 由于上述原因，(i) 只能支持部分個(gè)人質(zhì)押者； 總會(huì)有很多人的最低存款額太大。 然而，以太坊正在為支持（i）付出非常高的技術(shù)負(fù)擔(dān)成本。

一種可能的解決方案是放棄（i）并全力投入（ii）。我們可以將最小質(zhì)押金額提高到4096 ETH，并設(shè)定4096個(gè)驗(yàn)證者的總上限（約1670萬(wàn)ETH）。預(yù)計(jì)小規(guī)模質(zhì)押者將加入DVT池：要么通過(guò)提供資金，要么成為節(jié)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)商。為了防止攻擊者濫用，節(jié)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)商角色需要以某種方式受到聲望的限制，并且池之間將通過(guò)在這方面提供不同的選擇來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。提供資金將是無(wú)許可的。

我們可以通過(guò)限制處罰來(lái)使該模型中的集合質(zhì)押更加“寬容”，例如。 至所提供質(zhì)押總數(shù)的 1/8。 這將減少對(duì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)商的信任，盡管由于此處概述的問(wèn)題，值得謹(jǐn)慎處理。

方法 二：兩級(jí)質(zhì)押

我們創(chuàng)建兩層質(zhì)押者：一個(gè)“重型”層，要求4096 ETH，參與最終化，以及一個(gè)“輕型”層，沒有最低質(zhì)押要求（同時(shí)也沒有存款和提款延遲，以及沒有削減的風(fēng)險(xiǎn)），它增加了另一層的安全性。要使一個(gè)區(qū)塊最終化，既需要重型層最終化它，又需要輕型層在線輕型驗(yàn)證者的>= 50%對(duì)其進(jìn)行證明。

這種異質(zhì)性對(duì)于抗審查和抵抗攻擊是有益的，因?yàn)橐构舫晒?，需要同時(shí)腐化重型層和輕型層。如果一層被腐化而另一層沒有，鏈將停止；如果是重型層被腐化，可以對(duì)其進(jìn)行懲罰。

這種方法的另一個(gè)好處是，輕型層可以包括同時(shí)用作應(yīng)用程序內(nèi)抵押品的ETH。主要的缺點(diǎn)是，通過(guò)確立小規(guī)模質(zhì)押者和大規(guī)模質(zhì)押者之間的分歧，使質(zhì)押變得不太平等。

方法 三：輪流參與（即委員會(huì)但負(fù)責(zé)）

我們采取的方法與這里提出的超級(jí)委員會(huì)設(shè)計(jì)類似：對(duì)于每個(gè)時(shí)隙，我們選擇 4096 個(gè)當(dāng)前活躍的驗(yàn)證者，并且我們?cè)诿總€(gè)時(shí)隙期間仔細(xì)調(diào)整該集合，以確保我們?nèi)匀话踩?/strong>