以太坊的最终性挑战:信标链是否仍然充满活力?

2023 年 5 月 11 日和 12 日的事件是以太坊发展历程中的关键时刻。它们为信标链活力的存在提供了实实在在的证据,即使在充满挑战的环境中也是如此。

撰写:Yicheng

编译:深潮 TechFlow

介绍

“信标链有了生命。”在 2023 年 5 月 11 日和 12 日,以太坊面临了两次暂时的最终性丢失事件,测试了其韧性。尽管遇到这些挑战,网络仍然保持着活力,并自主地从这两个事件中恢复过来。我们即将深入探讨这些值得注意的事件,审查它们的影响以及随后实施的增强措施,以防止类似事件在未来发生。

事件概述

2023 年 5 月 11 日和 12 日将成为以太坊历史上具有重要意义的日子,因为在这两天,以太坊的韧性受到了严峻的考验。5 月 11 日,约在 20:19 UTC 时,以太坊主网网络出现了区块产生速度的显著下降,导致最终确定延迟了四个纪元(epoch)——这是以太坊的第一次。第二天,发生了类似的事件,这次将延迟延长到九个纪元,并导致了不活跃惩罚。

在这些事件期间,观察到网络参与度出现了大幅下滑。第一次下滑发生在第 200,551 个纪元,导致最终确定暂时停滞,直到第 200,555 个纪元。第二次参与度下降出现在第 200,750 个纪元,导致最终确定再次暂停,直至第 200,759 个纪元。

尽管最初存在担忧,但以太坊网络通过自主恢复,展示了其内在的强大韧性。这些事件不仅证实了以太坊信标链的韧性,还突显了潜在改进领域。

不活跃泄漏(Inactivity Leak)

在非最终确定状态期间,以太坊网络部署了一个关键机制,称为“不活跃泄漏”。这一特性根植于以太坊 2.0 的 PoS 协议,旨在在重大干扰期间维持网络功能,如第三次世界大战或大规模自然灾害等事件,可能导致大量验证者离线,从而阻碍区块最终确定。

如果网络连续四个纪元(约 16 分钟)无法确定区块,将触发不活跃泄漏模式。在这种模式下,未对区块进行证明的验证者将开始失去部分质押的以太币(ETH)。这种惩罚随着时间的推移呈二次方增长,直到区块最终确定恢复。

这种模式具有双重威慑作用。首先,它取消了验证者证明的奖励。其次,它对不参与的验证者施加与其不活跃时间成比例的递增惩罚。这种机制激励验证者保持积极参与,加速网络恢复。这是在重大干扰期间维护网络完整性的基石特性。

影响

对网络参与者(验证者):

根据 Ben Edgington 提供的估计,假设在 8 个纪元的泄漏中有 65%的验证者离线,不活跃泄漏导致大约 28 个 ETH 被销毁。这相当于每个离线验证者损失约 0.0006 个 ETH。

此外,在中断期间,证明奖励减少为零,导致额外损失了约 50 ETH,而这些 ETH 本可以通过其他方式发行。总的来说,验证者的估计总损失,包括不活动惩罚和丢失的证明奖励,约为 78 ETH。

对用户:

相反,最终用户受到的影响很小。尽管可用区块空间的减少导致交易处理能力降低,但 Gas 价格并未出现剧烈上涨,仍低于日内峰值。更重要的是,网络在这些事件期间始终保持活跃。

这意味着以太坊在没有任何重大中断的情况下继续处理交易,展示了其韧性。因此,用户可以在以太坊网络上基本不受干扰地维持操作,即使面临挑战,也突显了系统的强大韧性。

原因

Prysm 问题的核心在于缺少用于区块重放的缓存机制。这种缺失加剧了系统负载,产生了过多的 go 例程,并加大了 CPU 压力。在某些情况下,在上一个重放结束之前,新的重放就开始了,进一步加重了系统压力。

另一个加剧问题的因素是 Prysm 对来自先前纪元的证明错误处理 - 本应被忽略的数据却没有被忽略。这种低效率,加上对 head state 的次优使用,给系统带来了压力,尤其是在存款激增和验证者注册不断增长的情况下。

这些事件还揭示了不同以太坊客户端采用的策略之间的关键差异。当面临执行客户端问题时,Lighthouse 选择丢弃证明以维持网络活跃,而 Prysm 和 Teku 等则默认使用旧证明生成区块。

尽管面临挑战,但这些事件对于提供对软件效率低下、设计选择和网络状况的洞察力至关重要,使以太坊网络更加强大。这一系列事件并未导致任何永久性损害,反而增强了以太坊网络设计的韧性和多样性。

复苏

在这些事件中,以太坊信标链的韧性得到了真正的考验,并且表现得非常出色。以太坊信标链似乎蕴含生命,正在自我修复。

成功恢复的关键因素是以太坊网络上客户端的多样性。存在多个客户端,每个客户端都有独特的处理网络的方式,这被证明是一种福音。例如,当 Prysm 和 Teku 客户端在旧证明的负载下挣扎时,Lighthouse 丢弃证明的策略确保了网络的一部分保持活跃和正常运行。

从本质上讲,以太坊的韧性来自于其客户端的多样性,这是一个在帮助网络自我恢复时发挥关键作用的因素,从而消除了任何人工干预的需要。

经验教训

  • 测试网与主网:这些事件强调了测试网环境与主网之间的差异。主网上拥有超过 60 万个验证者和大量的提现操作,很明显,实时网络的复杂性和不可预测性通常超过测试环境。这表明需要进行更严格的压力测试,以更好地应对现实世界的网络状况。

  • 不活跃泄漏惩罚:在这些事件中,主网上不活跃泄漏惩罚的有效性得到了加强。这些惩罚在促进验证者积极参与、维持网络活跃度和实现网络恢复方面发挥着至关重要的作用。

  • 活跃度的重要性:这些事件强调了活跃度在区块链网络中的重要作用。在 LMD Ghost 协议的设计下,以太坊在整个过程中保持了活跃度,确保用户受到的影响最小。与某些在网络问题期间可能面临停机时间的区块链不同,以太坊将活跃度优先于吞吐量。这种方法保护了用户和网络的正常运行,强调了没有活跃度,无论吞吐量如何,网络功能和用户安全都会受到损害。

  • 客户端多样性的重要性:恢复过程强调了拥有多样化客户端的价值。不同的以太坊客户端对网络事件有独特的响应,有助于提高网络的整体韧性和稳健性。

  • 网络韧性:这些事件是对以太坊网络韧性的有力证明。尽管面临重大挑战,网络自我恢复并变得更强大,体现了复杂系统中的抗脆性概念。这种韧性为更广泛的加密生态系统树立了强大的先例,并表明了以太坊底层架构和设计原则的稳健性。

2023 年 5 月 11 日和 12 日的事件是以太坊发展历程中的关键时刻。它们为信标链活力的存在提供了实实在在的证据,即使在充满挑战的环境中也是如此。随着以太坊的不断发展,它以这些经验为基础,不仅变得更加稳健,而且更具抗脆性 - 准备好继续在去中心化和更远的道路上前进。

作者ChrisYichengChris | Yicheng
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