以太坊切换共识机制后（以太坊20使用什么共识算法）

作为虚拟货币行业的人，我们常说以太坊切换共识机制需要注意的细节有很多。 你知道以太坊 20 使用什么共识算法吗？ 今天就让小编来告诉你吧！

如何看待以太坊ETH2.0？

我个人不是特别看好以太坊2.0。

从以太坊目前的发展来看，毫无疑问，以太坊已经成为全球最大的公链。 随着以太坊的进一步发展，我们会发现区块链行业也有了长足的进步。

1、先说一下以太坊的现状。

以太坊在这个牛市中非常光明。 换句话说，这次的牛市是由以太坊上的应用推动的。 目前的以太坊有几个困境： 第一个困境是交易手续费率太高，吓跑了很多人。 第二个困境是交易速度太慢，网络拥堵问题非常严重。 第三个困境是交易相对繁琐，其他公链明显优于以太坊。 这正是以太坊需要打破局面的地方。 当以太坊升级到2.0时，这些问题都会得到相应的解决。

第二，以太坊2.0触动了很多人的蛋糕。

原因很简单。 现在的以太坊是工作量证明模型，也就是我们常说的pow模型。 如果将这种模式改为pos模式，看起来会好很多，但也直接伤害了很多矿工的利益。 试想一下，正是因为矿工，以太坊才被推到今天的高度。 如果以太坊成功过渡到2.0，那时候的POS模式就不再需要矿工了，矿工可能会集体逃离。

3、以太坊2.0失去了去中心化的特性。

以太坊之所以能够做到，一方面与以太坊本身的技术能力有关，另一方面也与以太坊的去中心化性有关。 去中心化不就是以太坊的核心成长力吗？ 如果以太坊正式升级到2.0，35个以太坊的质押太高了，几乎没有散户能够承受。 届时，以太坊将成为一个高度中心化的产品。 虽然很多人都非常看好以太坊2.0，但我认为2.0可能会遭遇重大危机，让我们拭目以待。

以太坊技术系列-以太坊共识机制

区块链的特点之一是去中心化。 即节点会分布在各个地方，形成一个分布式系统。 每个节点需要就 1 个问题达成一致，理想情况下，只需要同步状态即可。

如上图所示，B节点将a=1=a=2的状态同步给ACDE的四个节点。 此时系统中的状态变成a=2，但是如果有恶意节点AE收到通知，改成a=1= 如果a=3改成错误的节点，此时大家的状态不一致时间。 这时候就需要一种共识机制来获得系统中唯一且正确的状态。

上文提到，在分布式系统中存在恶意节点导致系统状态不一致的情况下，存在一个众所周知的虚拟问题——拜占庭将军问题。

拜占庭将军问题是指N个将军攻击一座城堡。 如果超过一定数量的武将同时攻击，则攻击可以成功，如果少于一定数量，则攻击失败。 将军中可能有叛徒。

此时有2种情况

1.如果两个叛徒都在BCDE，那么共识算法需要让剩下的两个将军跟随A的正确决定去攻城。

2、如果A是叛徒以太坊目前使用的共识机制是，共识算法需要保持BCDE中剩余的3位忠臣一致。

这个问题有很多解决方案。 有兴趣的可以自己查一下（建议学习PBFT）。 让我们关注以太坊目前使用的 Nakamoto 共识和将要使用的 Casper Friendly Finality Gadget 共识是如何解决拜占庭将军问题的。

说到Nakamoto共识和Casper Friendly Finality Gadget共识，大家可能不熟悉，但应该熟悉它们的一些组成部分——POW（工作量证明）和POS（权益证明）。

POW 或 POS 称为 Sybil 抵抗机制。 为什么需要女巫抵抗机制？ 刚才我们讲了拜占庭将军问题。 不难看出，恶意节点越多，就越难达成正确的共识。 Sybil攻击是指攻击者可以伪装成大量节点进行攻击，而Sybil抗性是指抵抗这种攻击的能力。

POW 允许矿工或验证者投资算力，POS 允许验证者质押以太坊。 如果攻击者想要伪装成多个节点进行攻击，就必须投入大量的算力或资产，这会导致攻击成本高于收益。 以太坊中保证的安全是，除非攻击者获得整个系统51%的算力或资产，否则不可能攻击成功。

解决女巫攻击后，选择系统中最长的链作为大家达成共识的链。

很多人为了简化，通常认为pow和pos是共识机制，不够准确，但也说明了它的重要作用。 接下来我们分析一下pow和pos。

通过hash的不可逆特性，要求每个矿工不断地计算某个值的hash，以满足某个特性，比如000000有多少位。由于这个过程只能靠不停的试错计算hash，这是工作证明。 . 计算完成后，其他节点验证的值符合哈希特征，非常容易验证。 如果验证通过，则成为合法区块（不一定是共识区块，需要在最长链上）。

以太坊中的挖矿算法使用了2个数据集，1个小数据集缓存，1个大数据集DAG。 这两个数据集会随着区块链中区块数量的增加而逐渐变大。 缓存初始大小为16M，DAG为1G。

我们先来看看这两个数据集的生成过程

缓存生成规则是有一个种子随机数seed，缓存中的第一个元素取种子的hash，后续数组中的每个元素都是取第一个元素的hash得到的。

DAG生成规则是在缓存中找到对应的元素，并根据元素中的值计算出下一个要查找的下标。 循环256次后，在缓存中获取最终需要的元素值，并进行哈希计算，得到该元素在DAG中的值。

然后我们再看看矿工是怎么挖矿的，轻节点是怎么验证的

矿工的挖矿过程是选择Nonce值映射到DAG中的一个item，通过item中的值计算下一次要找的下标，循环64次，得到最终的item，计算value在item中hash得到Result，结果与target比较，满足条件

证明该区块已经被挖出，如果不匹配则替换nonce继续挖矿。 矿工在挖矿过程中需要将1G DAG读入内存。

轻节点验证流程与矿工挖矿流程基本相同。

将区块头中的Nonce值映射到DAG中的一个item，然后通过缓存数组计算出item的值，通过item中的值计算出下次要找的下标，循环64次得到最终的物品。 计算item中的value hash得到结果，并将结果与​​target进行比较，满足条件则验证通过。 轻节点在验证过程中不需要将 1G DAG 读入内存。 每次使用DAG的item值，都会使用缓存进行计算。

为什么以太坊需要这两个不同大小的数组来辅助哈希运算，直接进行哈希运算会有什么问题？

如果只是重复计算，会导致挖矿设备专业化，降低去中心化程度。 因为我们在日常使用中既需要内存又需要算力，如果挖矿只需要哈希运算，挖矿设备会设计成超高的算力，但内存可以降到很小甚至没有。 因此，我们选择1G的大内存，提高内存访问频率，增加矿机的内存访问要求，使其更贴近我们日常使用的电脑。

让我们看看中本聪共识是如何解决拜占庭将军问题的。 先看看什么是区块链中的拜占庭将军问题？

区块链中需要约定的是哪条链是主链。 虽然采用了最长链原则，但是由于分叉问题，还是会带来拜占庭将军问题。

本来以太坊pow的目标是抵御51%以下的攻击，但是如上图所示，如果恶意节点继续沿着自己挖的区块继续挖矿，由于主链上存在分叉，恶意节点不需要达到51%的算力就可以超越主链，成为新的主链。 为此，以太坊采用幽灵协议以太坊目前使用的共识机制是，将区块奖励分配给上图中的B1和C1，并尽快将其合并到主链中，使主链的长度（根据合并后的总数） ) 就长度而言，长度只是一个抽象的概念。 在以太坊中，区块权重的累积）仍然大于恶意节点自己挖矿。

网络中的用户通过抵押一定数量的以太坊成为验证者。 每次系统从这些验证者中随机选择一个区块创建者，其余验证者验证创建的区块是否合法。 验证者出块将获得奖励，未被选中的区块未被验证将扣除一定数量的质押币，验证错误将扣除所有质押币。

如上图所示，权益证明在每一个区块都设置了一个检查点来验证前一个区块。 如果2/3的验证者通过验证，则该区块所在的链成为最长的合法链（不可回滚）。

我们简化了权益证明本身的分析。 以太坊的PoS比较复杂的地方在于它与分片机制结合时的运行过程。 这部分内容会在后面单独的一篇关于分片机制的文章中详细介绍。 .

本文主要讨论共识机制是为了解决分布式系统中的拜占庭一般问题，并分析了以太坊中的共识机制一般包括最长链选择和抗女巫攻击机制（pow或pos）。 重点分析pow和pos的流程和设计思路。 后续会开始关注智能合约的部分。

ETH并购的几个小tips：什么时候通缩？ 分叉币值多少钱？

1、共识机制的切换不是“瞬间”完成的：

以太坊主网的合并升级并不会立即完成对 Pow Pos 的改造。 目前，以太坊同时运行两种共识机制，POW占90%，Pos占10%。 据开发组介绍，难度炸弹时间推迟到9.12。 炸弹爆炸后，Pow 挖矿的难度会随着合并的完成逐渐“呈指数级增长”。 届时，由于挖矿成本问题，Pow 矿工将被迫逐步退网，但这个过程可能会持续近 6 个月。 网络也将进入“冰河时代”

2、冰河时代逐渐减产，“通货紧缩”不会一蹴而就：

冰河时期，由于以太坊POW挖矿难度急剧增加，出块时间的延长意味着矿工每天的总区块奖励会减少。 根据前一次难度炸弹爆发期间的数据，大约每增加1次Pow挖矿难度，每次增加的力度都会比前一次显着。 据估计，以太坊网络的总奖励将在 6 个月内减少 50% 以上，9 个月内减少 80%。 以上，6-9个月后，大部分减产将完成。 近日，ETH销毁在1300附近徘徊。因此，合并后还需要6个月，即23年上半年，才能完成以太坊真正的“通缩”。

3、用户端不会有太多不好的体验：

在以往难度炸弹爆发的冰河时代，随着 Pow 挖矿难度的急剧增加，用户端可能会有非常糟糕的体验。 虽然手续费可能不会大幅增加，但交互时间的延长会明显降低用户体验； 不过，此次合并后，用户可能感受不到交互时间的明显延长。 合并后共识机制切换，Pos验证将逐渐承载原有的Pow验证份额，出块时间将更多参考Pos时间； 难度炸弹的爆发和合并之间的间隔时间并不长。 最多只会增加1-2个挖矿难度。 在最坏的情况下，将区块生成时间增加 2 秒左右可能不会对用户体验造成太大影响。

4、矿工分叉的价值是多少？ 交易所的定价权：

2017年，比特币经历了一波分叉。 退潮后，终于发现大家都在裸泳。 只有比特币还站着。 那个时候，市场比较看不懂，不清楚。 “坏”与“坏”的激烈争论没有定论，交易所的线上分叉也不会背负更多的骂名。 市场犹豫成为交易所争夺流量的工具； 小交易所可能会因为流量竞争而被迫上线，而头部交易所更应该爱惜自己的羽毛。 没有顶级交易所支持的失去流动性的分叉将是一坨屎； 概率还是会存在

5、算力迁移能否实现？ 或伪命题：

市场对价格炒作的预期较多。 80%以上的市场是Gpu矿机，大部分GPU矿场都会转型建设视频流应用、2D和3D物体渲染、云服务器等基础设施，这样也能保证一定的收益； 算力迁移的过程伴随着挖矿难度的骤增，奖励也会随之减少，甚至入不敷出。 因此，不相信大矿工会在没有生态支持的情况下，以巨大成本抬高ETC的价格，更何况Gpu矿机也不是出路。算力迁移与币价之间是否存在直观的联系，更多的是就像鸡和蛋的问题