以太坊可执行信标链

雍和比特币 摘要：可履行信标链作为eth2的一种代替履行模，除了可履行碎片化之外，还经过在信标链上添加对单个履行线程的支撑来完成Vitalik早年宣布的文章“以汇总为中心的路线图”说到，数据碎片作为eth2履行中的首要扩展要素，答应在单个履行片上进行扩展，并简化了总体规划。eth1碎片的规划是依据它经过信标链与数据碎片进行通讯。假如后面会介绍第2阶段的多履行切片功用，那么这种办法是有意义的。运用以汇总为中心的路线图，将eth1放在专用切片上（即，独立于信标链而且频频地与信标链交互）将给一致性层带来不必要的复杂性，而且添加在切片上发布数据和在eth1中拜访数据之间的推迟。咱们主张将eth1数据（事务、状况根等）嵌入信标块中，并要求信标链块提议者生成可履行的eth1数据以消除这种复杂性。也就是说，一等公民以eth1的施行和有用性为中心到达一致。提案概述eth1引擎由体系中的验证器保护。当验证者计划提出信标块时，他将经过eth1引擎创立eth1数据。Eth1数据随后将被嵌入其提议的信标块中。假如eth1数据无效，则其信标块也无效。eth1发动机的改造依据前面的介绍，在以eth1片段为中心的规划中，eth1引擎和eth2客户机是松懈耦合的，经过RPC协议进行通讯（更多信息请参阅eth1+eth2客户机联系一文）。Eth1引擎不断保护它的事务池和状况下载器，这需求它自己的网络仓库。它还应该存储eth1块。当时的计划撤销了eth1块的概念，eth1引擎有两种或许的办法来处理此更改：经过归纳，由信标链块的eth1数据生成eth1块修正引擎：事务处理不需求运用eth1块，而需求运用eth1数据信标区域块根能够用来保存当时状况办理所需的链概念与两者比较，后者是一个较长时刻的挑选。它答应eth1客户机更快地转化为eth1引擎，eth1碎片概念验证（POC）现已证明了这一点。咱们运用术语“可履行数据”来表明包含eth1状况根、事务列表（包含接纳根和Bloom过滤器）、coinbase、时刻戳、块哈希以及eth1状况搬迁函数所需的一切其他数据位的数据位。可履行数据在eth2标准中表明如下类别；可履行数据（容器）：coinbase:；字节20；#Eth1地址；即；搜集；txs公司；费用；状况根：；字节32；气体限值：；uint64公司；所用气体：；uint64公司；买卖记载：；[买卖]；最大买卖量]；收据根目录：；字节32；原木开花：；ByteList[原木BLOOMSIZE]

eth1引擎的职责列表类似于eth1片段的职责列表。首要包含：事务履行。Eth2客户机向eth1引擎发送可履行数据。Eth1引擎经过处理数据来更新其内部状况，假如经过一致性查看则回来true，不然回来false。比如即时存款处理之类的高档用例也或许要求成果包含完好的买卖凭据。事务池保护。eth1引擎运用ETH网络协议在网络上播送信息和盯梢事务。等候打包的挂起事务保存在事务池中，然后用于创立新的可履行数据。可履行数据创立。Eth2—客户机发送上一个块哈希、eth1状况根、coinbase、时刻戳和一切其他信息来创立可履行数据（事务列表的一部分）。eth1引擎回来可履行数据的实例。国家办理Eth1-引擎保护状况存储，以便能够运转Eth1状况履行函数。它触及终究确定性触发的剪枝机制，需求依据信标区块链的状况树版别操控。留意：长时刻不完成块将导致很多垃圾数据堆集，然后耗费额定的磁盘空间。当无状况履行和“块创立”完成后，eth1引擎能够挑选作为纯状况搬迁函数运转，并在此基础上承当一些职责。例如，能够禁用状况存储以削减对磁盘空间的需求。Json rpc支撑。出于可用性和适用性的考虑，坚持对以太坊json-rpc的支撑是非常重要的。这个职责将由eth2客户机和eth1引擎一起承当，因为eth1引擎或许会失掉独自处理json-rpc终端集的才干，例如那些依据块号和散列的调用。这种别离将在稍后处理。信标块处理可履行数据结构替换信标块体中的eth1数据。此外，信标链和eth1的同步处理答应即时存款。因而，沉积物能够从信标块中铲除。以下是更新的信标块体：类可履行BeaconBlockBody（容器）：randao_uo提醒：BLS签名可履行数据：可履行数据Eth1可履行数据涂鸦：Bytes32恣意数据操作；提议者签名：列出[提议者签名，最大提议者签名]证明者签名：列出[证明，最大证明]自愿退出：；列表[签名自愿退出，最大自愿退出]

咱们修正了进程块函数：def process block（状况：BeaconState，块：BeaconBlock）-无：process block标题（状况，块）process randao（状况，块）；块体)处理数据（状况）；块体)在这里运用；处理操作（状况；块体)处理可履行数据（状况；块体)

在进程中，在操作之后处理可履行数据是合理的，因为在许多情况下，操作处理或许使整个块失效。这种办法尽管纷歧定是最优的，但不能使客户端优化到达最优作用。拜访EVM的信标状况咱们更改了blockhash操作码（曾经用于回来eth1块哈希）的语义以回来信标块根。这答应验证打包到信标状况或块中的数据（包含早年256个时隙到最近的时隙的数据）。异步状况读取有一个首要缺陷。客户端有必要等候生成块，然后才干运用链接到块的证书或运用块的状况根创立事务。简而言之，异步状况拜访至少推迟一个插槽。直接状况拜访假定eth1引擎能够拜访表明整个信标状况的Merkel树。然后EVM能够运用readbeaconstatedata（gindex）操作代码供给对信标状况的任何部分的直接拜访。这个操作码有几个好的特性。首要，读取复杂度取决于gindex值，而且易于核算，因而能够简单地核算气体电荷。其次，回来数据的容量是32字节，这彻底合适EVM的32字节字。运用这个操作码，咱们能够创立一个更高档的信标状况拜访库，然后为智能合约供给一个便利的API。例如：v=创立验证器拜访器（索引）创立；拜访器获取balance（）#回来；validatorv.isslashed（）#回来slashed标志的值

该模消除了状况拜访推迟。因而，经过对信标链操作和eth1履行（eth1履行更晚）进行恰当排序，并拜访n槽上n-1槽片段数据的穿插链接，能够答应rollup以最快的办法证明数据打包。别的，该办法不需求向网络播送依据并经过合同进一步验证，然后降低了信标状况数据读取和核算的复杂性。留意：首要，让readbeaconstatedata操作码的语义独立于特定的承诺计划（即Merkel树）是有意义的，这有利于更简单的晋级。直接拜访的本钱添加了eth1引擎的复杂性。读取信标状况能够经过不同的办法完成一起传递可履行数据和状况。这种办法的首要问题是处理大容量的状况副本。假如直接拜访仅限于状况数据的一个子集，而该子集需求将一小部分状况传递给履行，则或许会起作用。双工通讯信道。经过双工信道，eth1引擎将能够同步地向信标节点问询EVM恳求的状况。依据通道的设置办法，推迟或许成为履行信标状况为read的事务的瓶颈。嵌入式eth1引擎。假如eth1引擎嵌入到信标节点中，它能够经过节点供给的宿主功用从相同的内存空间读取状况。剖析网络带宽现在的主张是经过可履行数据的容量来扩展信标块。不过，因为这项主张容许更先进的存款计划，存款事务很或许会被撤销。依据块利用率，依据eth1均匀块容量的预期增长在10%到20%之间，这对网络接口的需求影响不大。值得留意的是，假如rollup运用calldata，那么在最坏的情况下，eth1块的容量或许会添加到200KB（当gas约束为1200万时），使得可履行信标块的容量添加60%，变成300KB。块处理时刻均匀处理时刻：托莱多的灯塔有16000个验证器，而主网络上的go以太坊有1200万的气体约束。信标链的处理时刻很难揣度，特别是当验证器子集较大且需求处理穿插衔接（假如片段在线）时。或许在某个时刻，epoch处理将与eth1履行简直一起发生。削减历元鸿沟处理时刻的办法是鄙人一个时隙之前处理历元，以避免最新历元的最终一个块准时生成。异步状况拜访模答应另一种优化办法。在这种情况下，进程可履行数据或许与主进程块相关，乃至进程的有用负载也并行运转。稳固规划有人或许会说，当时的计划修正了履行模，削弱了引进更多可履行片段的才干（一旦咱们需求它们）。另一方面，一些可履行分片会带来跨分片通讯、同享账户空间等问题。还有其他一些问题与履行模的预期转化相同重要，也相同难以处理。