以太坊的最終性挑戰：信標鍊是否仍然充滿活力？

原文作者：Yicheng

原文編譯：深潮TechFlow

介紹

“信標鏈有了生命。”在2023 年5 月11 日和12 日，以太坊面臨了兩次暫時的最終性丟失事件，測試了其韌性。儘管遇到這些挑戰，網絡仍然保持著活力，並自主地從這兩個事件中恢復過來。我們即將深入探討這些值得注意的事件，審查它們的影響以及隨後實施的增強措施，以防止類似事件在未來發生。

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。

在這些事件期間，觀察到網絡參與度出現了大幅下滑。第一次下滑發生在第200,;551 個紀元，導致最終確定暫時停滯，直到第200,;555 個紀元。第二次參與度下降出現在第200,;750 個紀元，導致最終確定再次暫停，直至第200,;759 個紀元。

儘管最初存在擔憂，但以太坊網絡通過自主恢復，展示了其內在的強大韌性。這些事件不僅證實了以太坊信標鏈的韌性，還突顯了潛在改進領域。

不活躍洩漏（Inactivity Leak）

在非最終確定狀態期間，以太坊網絡部署了一個關鍵機制，稱為“不活躍洩漏”。這一特性根植於以太坊2.0 的PoS 協議，旨在在重大干擾期間維持網絡功能，如第三次世界大戰或大規模自然災害等事件，可能導致大量驗證者離線，從而阻礙區塊最終確定。

如果網絡連續四個紀元（約16 分鐘）無法確定區塊，將觸發不活躍洩漏模式。在這種模式下，未對區塊進行證明的驗證者將開始失去部分質押的以太幣（ETH）。這種懲罰隨著時間的推移呈二次方增長，直到區塊最終確定恢復。

這種模式具有雙重威懾作用。首先，它取消了驗證者證明的獎勵。其次，它對不參與的驗證者施加與其不活躍時間成比例的遞增懲罰。這種機制激勵驗證者保持積極參與，加速網絡恢復。這是在重大干擾期間維護網絡完整性的基石特性。

影響

對網絡參與者（驗證者）：

根據Ben Edgington 提供的估計，假設在8 個紀元的洩漏中有65%;的驗證者離線，不活躍洩漏導致大約28 個ETH 被銷毀。這相當於每個離線驗證者損失約0.0006 個ETH。

此外，在中斷期間，證明獎勵減少為零，導致額外損失了約50 ETH，而這些ETH 本可以通過其他方式發行。總的來說，驗證者的估計總損失，包括不活動懲罰和丟失的證明獎勵，約為78 ETH。

對用戶：

相反，最終用戶受到的影響很小。儘管可用區塊空間的減少導致交易處理能力降低，但Gas 價格並未出現劇烈上漲，仍低於日內峰值。更重要的是，網絡在這些事件期間始終保持活躍。

這意味著以太坊在沒有任何重大中斷的情況下繼續處理交易，展示了其韌性。因此，用戶可以在以太坊網絡上基本不受干擾地維持操作，即使面臨挑戰，也突顯了系統的強大韌性。

原因

Prysm 問題的核心在於缺少用於區塊重放的緩存機制。這種缺失加劇了系統負載，產生了過多的go 例程，並加大了CPU 壓力。在某些情況下，在上一個重放結束之前，新的重放就開始了，進一步加重了系統壓力。

另一個加劇問題的因素是Prysm 對來自先前紀元的證明錯誤處理- 本應被忽略的數據卻沒有被忽略。這種低效率，加上對head state 的次優使用，給系統帶來了壓力，尤其是在存款激增和驗證者註冊不斷增長的情況下。

這些事件還揭示了不同以太坊客戶端採用的策略之間的關鍵差異。當面臨執行客戶端問題時，Lighthouse 選擇丟棄證明以維持網絡活躍，而Prysm 和Teku 等則默認使用舊證明生成區塊。

儘管面臨挑戰，但這些事件對於提供對軟件效率低下、設計選擇和網絡狀況的洞察力至關重要，使以太坊網絡更加強大。這一系列事件並未導致任何永久性損害，反而增強了以太坊網絡設計的韌性和多樣性。

復甦

在這些事件中，以太坊信標鏈的韌性得到了真正的考驗，並且表現得非常出色。以太坊信標鏈似乎蘊含生命，正在自我修復。

成功恢復的關鍵因素是以太坊網絡上客戶端的多樣性。存在多個客戶端，每個客戶端都有獨特的處理網絡的方式，這被證明是一種福音。例如，當Prysm 和Teku 客戶端在舊證明的負載下掙扎時，Lighthouse 丟棄證明的策略確保了網絡的一部分保持活躍和正常運行。

從本質上講，以太坊的韌性來自於其客戶端的多樣性，這是一個在幫助網絡自我恢復時發揮關鍵作用的因素，從而消除了任何人工干預的需要。

經驗教訓

• 測試網與主網：這些事件強調了測試網環境與主網之間的差異。主網上擁有超過60 萬個驗證者和大量的提現操作，很明顯，實時網絡的複雜性和不可預測性通常超過測試環境。這表明需要進行更嚴格的壓力測試，以更好地應對現實世界的網絡狀況。
• 不活躍洩漏懲罰：在這些事件中，主網上不活躍洩漏懲罰的有效性得到了加強。這些懲罰在促進驗證者積極參與、維持網絡活躍度和實現網絡恢復方面發揮著至關重要的作用。
• 活躍度的重要性：這些事件強調了活躍度在區塊鍊網絡中的重要作用。在LMD Ghost 協議的設計下，以太坊在整個過程中保持了活躍度，確保用戶受到的影響最小。與某些在網絡問題期間可能面臨停機時間的區塊鏈不同，以太坊將活躍度優先於吞吐量。這種方法保護了用戶和網絡的正常運行，強調了沒有活躍度，無論吞吐量如何，網絡功能和用戶安全都會受到損害。
• 客戶端多樣性的重要性：恢復過程強調了擁有多樣化客戶端的價值。不同的以太坊客戶端對網絡事件有獨特的響應，有助於提高網絡的整體韌性和穩健性。
• 網絡韌性：這些事件是對以太坊網絡韌性的有力證明。儘管面臨重大挑戰，網絡自我恢復並變得更強大，體現了複雜系統中的抗脆性概念。這種韌性為更廣泛的加密生態系統樹立了強大的先例，並表明了以太坊底層架構和設計原則的穩健性。

2023 年5 月11 日和12 日的事件是以太坊發展歷程中的關鍵時刻。它們為信標鏈活力的存在提供了實實在在的證據，即使在充滿挑戰的環境中也是如此。隨著以太坊的不斷發展，它以這些經驗為基礎，不僅變得更加穩健，而且更具抗脆性- 準備好繼續在去中心化和更遠的道路上前進。