以太坊的最终性挑战：信标链是否仍然充满活力？

原文标题：Ethereum's Finality Challenge: A Retrospective on the Beacon Chain's Vitality

原文作者：Yicheng

原文来源：mirror

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。