一文詳解信標鏈的創世

作者：Ben Edgington

人生中能見證龐大的、分散式的多客戶端區塊鏈創世的機會是非常難得的。不久前的7月30日是以太坊1.0區塊鏈創世的五周年——真正重大的創世事件很罕見且相隔甚遠。

至於以太坊2.0，Medalla測試網已經在8月4日上線，這很可能是我們今年下半年唯一一次在以太坊2.0發布前的正式綵排。

Eth2的創世機制說來有點複雜，創世是一個區塊鏈系統為自身注入生命的過程。我將用淺顯易懂的語言儘可能準確地講解它。至於真正技術上的說明，讀者可以在Eth2 annotated spec上看我的注釋。

在下文，「創世事件」指代信標鏈啟動並開始處理證明和區塊的確切時間。也是slot 0 epoch 0開始的時間。

（如果讀者想看速覽的話，可以直接跳到後文「創世的兩種情況」部分）

驗證者存款

 首先，讀者需要知道的一點背景知識是驗證者在加入Eth2前需要將存款存進Eth1區塊鏈上的合約里。對於每個Eth2的驗證者來說，他們需要將32個ETH和其他一些數據發送到合約。

例如，讀者可以通過Launchpad網站發送存款和數據到Medalla測試網。請記住Medalla現在在用Goerli測試網的ETH！不要發送主網的ETH到合約。當然，到了真正的信標鏈發布的時候，我們會用主網的ETH。

接下來，我們只關心有效存款：不少於32個ETH的單筆存款，或屬於同一個驗證者的、總計不少於32個ETH的多筆存款，為此需要額外的數據驗證（加密簽名）。任何無效或不足的存款都將在創世中被忽略不計。

信標節點

 在創世前，在Eth2鏈上活躍的只有信標節點；在創世後，驗證者會馬上活躍起來。信標節點維持著系統的狀態，並在點對點的網路里相互通信。

因此，在創世前，有大量的信標節點關注著以太坊1.0區塊鏈，留意著存款合約上的有效存款。他們不需要24小時留意，因為Eth1的區塊都被打上時間戳，因此節點可以在創世前的任何時間跟進最新情況。

現在，大家都知道Eth1的區塊可以回滾，且可以改變主意，決定哪些交易是有效的。這就是為什麼你在交易所轉入ETH時需要等待30個區塊的時間。回滾的範圍通常非常小——大約一到兩個區塊；但一旦遇到網路攻擊，回滾的範圍可以變很大。為了盡量避免在Eth2上出現這種情況，我們在同步Eth1鏈上數據時非常謹慎地保持14 * 1024秒的延遲，大概是4小時。我把這稱為Eth1的同步距離 (Eth1 follow distance)。

什麼時候？誰？

 關於創世的兩個問題「什麼時候？」和「誰？」：什麼時候開始，和誰會在創世塊驗證者大軍里。這兩個問題的答案定義著信標鏈的創世狀態，所有其他的狀態都由此衍生開來。

大致的過程如下：

★ 關注Eth1區塊鏈上的存款情況

★ 當經歷了足夠長的時間和存款達到一定數量時，創建創世狀態

★ 兩天後，在創世時間啟動區塊鏈

在第2步，我們在尋找Eth1上第一個區塊時需要特別注意兩點：

★ 是否有足夠的存款；

★ 時間是否太早。

符合這兩個條件的第一個區塊將被設為創世狀態。

時間和角色的受以下三個關鍵參數設置的影響：

★ MIN_GENESIS_TIME 是創世事件可以發生的最早時間。對Medalla來說，就是1596546000 Unix time——2020年8月4日UTC時間13：00：00，採用RFC2822規範。

★ GENESIS_DELAY 是172800秒，48小時整。這是創建創世狀態和區塊鏈與創世事件啟動之間的時間間隔。這段延遲是為了讓客戶端團隊將創世狀態寫進他們的信標節點裡，這樣即使他們不運行驗證者節點也不再需要關注Eth1的區塊鏈。這也為舉辦一般的創世事件直播和聚會活動預留時間。

★ MIN_GENESIS_ACTIVE_VALIDATOR_COUNT 是在創建創世狀態前我們在Eth1的存款合約里所需的最低有效驗證者數量。在Medalla測試網（和主網），這個參數是16384個驗證者。

創世的兩種情況

 創世狀態所基於的第一個Eth1區塊需要滿足以下兩個條件：

★ 至少有16384 (MIN_GENESIS_ACTIVE_

VALIDATOR_COUNT) 個驗證者已經在這個或之前的區塊上進行了註冊；以及

★ 它的時間戳不會太早 (不早於MIN_GENESIS_TIME - GENESIS_DELAY這段時間)。

根據這兩個要求得到滿足的順序，創世過程會以下面兩種情況進行:

1.存款數先得到滿足

在這種情況下，條件1先得到滿足。我們在最早創世時間前收到的足夠的存款。

Medalla測試網在MIN_GENESIS_TIME - GENESIS_DELAY間的時間點是周日8月2日UTC 1300。

我們的啟動區塊是這個時間後挖到的第一個Eth1上的區塊，也就是在13：00：05挖到的（1pm後的5秒）。

如果截止到該區塊存款合約收到的有效存款達到或超過16384筆，那麼至今收到的所有存款都會包含在創世狀態里。因此，驗證者數量可能會遠超出16384（在Altona測試網上，我們將MIN_GENESIS_ACTIVE_VALIDATOR_COUNT設為640，但結果有685個創世驗證者）

這個Eth1區塊啟動創世狀態的運算，而Medalla的創世事件將在區塊時間戳的48小時整後開始。在這個例子里，就是8月4日周二的13：00：05。

紅色區塊是滿足兩個條件的第一個Eth1區塊

請注意，由於Eth同步距離，我們直到4小時後才真正知道創世狀態。也就是說，在這種情況下，我們將在8月2日周日UTC1700知道Medalla的創世狀態。總結

如果存款數額首先滿足要求，那麼創世事件會在最早創世時間後幾秒啟動。創世狀態包含這個時間點48小時以前的所有註冊了的驗證者。

2.時間戳滿足條件早於存款數

這種情況在條件2先得到滿足的時候發生。存款數增長緩慢，且沒有在預定時間內達到最低有效數額。

在這種情況下，打包第16384筆存款的Eth1區塊成為啟動區塊。我們假設這個區塊是在8月5日周三UTC 12：34：56被挖到的。

現在，區塊狀態將包含16384個驗證者和在那個區塊里任何其他有效的存款。因此，如果那個區塊包含多筆存款的話，那麼將會有比最低存款數更多的驗證者包含在內。

創世時間將會是該區塊的時間戳加48小時。在這個例子里，就是8月7日周五UTC 12:34:56。

紅色的區塊是滿足兩個要求的第一個Eth區塊

同樣，由於Eth1同步距離，直到這個Eth1區塊被挖出的4小時後我們才知道創世狀態或創世時間。總結

如果存款增長慢，在包含第16384筆存款的Eth1區塊被挖出48小時，創世事件會啟動。創世狀態包含16834個驗證者，加上在同一個Eth 1區塊里的其他一些驗證者。

結論

 文章寫到這裡，大家是不是已經了解了信標鏈創世的基本情況？?

如果你沒趕上Medalla創世狀態的敲定，那麼你的驗證者將會按照存款時間順序進入排隊隊伍，並在創世後被慢慢安排到驗證者集里。排隊可能會花上幾個小時或幾天的時間。

期待在Medalla上見到你們！