eth2.0是汇总的一种形式

当我们转换到一个新的范式时，重新审视被抛弃的旧范式是一个很好的实践。

本文的目的是让读者相信“以汇总为中心”的方法不会偏离碎片化，并且有望建立对整个（假设的）系统更直观的理解。

最优汇总的定义

对于这篇文章的最简单的实现，让我们来详细说明一下。

Oru需要具备以下特征：

提交所有事务的数据链

提交根状态链

假设状态根是正确的

有些节点负责验证oru的状态转换

有一个连锁防欺诈执行程序，可以取消无效状态转换

为什么碎片化不可行

在证明ETH2.0分片仅仅是一个复杂的oru系统之前，让我们来探究一下为什么原生分片不是一个安全的可伸缩解决方案。这背后的原因并不是特别直观。

从数学角度证明碎片的安全性

假设一个区块链上有16384个验证者和64个片段链，每个片段链由128个验证者组成的委员会进行验证。委员会成员的选举是不可预测的：在每个时段结束时，所有委员会被解散，64个委员会从所有核查者中随机重新选出，因此每个核查者不知道其他核查者的委员会。假设一个块需要经过2/3的委员会成员（即不少于86个成员）的批准才能添加到片段链中。当所有的验证者都是恶意的随机选择的时候，这意味着所有的验证者都是随机选择的：

b） 散列提交（其中b是块的字节大小）。

有关该技术的详细说明，请参阅本文。

它是卷起来的

ETH2.0的碎片化设计掩盖了它们是信标链的orus这一事实。如果您将重点从分布式处理转移到有序的数据可用性层，这一点一眼就能看清楚。

如上图所示，验证器集具有以下四个功能：

验证并执行链信标

对切片提供的数据进行抽样验证

成立区委员会

提交无效状态转换的欺诈证明

我们已经作了两个假设：i) 数据具有可用性，ii）区块链会从最近一个具有数据可用性的区块开始进行分叉。则要么人们可以构建欺诈证明，要么系统将缺乏数据可用性归咎于签署该区块的分片委员会，并回滚状态转换。

根据定义，ETH2.0是一个oru

现在，考虑到我们之前对oru的定义，我们应该能够证明碎片化实际上是一个汇总

1所有交易数据都提交给链

块数据中心化在数据可用性层，并以一定的概率被全网验证。

2状态根被提交到链

碎片委员会为信标链块中包含的碎片状态根提供证据。

3假定状态根有效

在没有额外核查的情况下，假设碎片委员会的认证是有效的

4一些节点负责验证oru的状态转换

shard委员会核实shard的状态转换。

5有一个链上防欺诈执行器，可以取消无效状态转换

信标链支持碎片状态转换欺诈证明。

ETH 2.0的解构

既然我们已经解释了ETH2.0和oru系统之间惊人的相似性，我们如何利用这些信息来更好地理解整个系统的设计？让我们从oru系统的角度来探讨一下ETH 2.0的一些设计决策：

数据吞吐量

在目前的设计中，系统的数据吞吐量与碎片机制密切相关。

一种方法是将数据可用性检查视为协议中的一级公民。这样，数据层可以独立优化，执行层可以更精细地控制硬件需求（参与协议）。

例如，ETH2.0可以在信标链上而不是碎片链上提供64个数据中心和oru契约。oru契约允许汇总来确定领导人选举机制、希望向多少个数据中心发送数据以及是否要绑定到其他汇总（例如，如果汇总回滚，绑定的汇总也将回滚）。使用的数据中心越多，验证汇总所需的硬件要求就越高。

严格地说，上述系统是当前分段设计的超集。除了协议定义的64个分区之外，还将有其他的汇总，它们具有自己的特性，建立在安全数据层上，独立于协议碎片。

回滚最小化

在一个简单的oru中，当选的领导人有权提交一个无效的状态转换。虽然这不会影响系统的安全性，但由于无效状态转换可以通过欺诈证明撤销，但它确实会破坏汇总过程。就其本身而言，这种破坏通常对犯罪者不具成本效益。然而，在ETH2.0中，跨层通信使得这个问题变得特别困难。sLoot n中的分区期望它能够获得sLoot n-1中其他分区的状态。假设分区s~I~提交了一个无效的状态转移，除了单边回滚外，没有其他合理的方法可以消除该状态对分区s~J~（0≤J≤64；I≠J）的负面影响。

为了避免灾难性事件，必须有一种机制来防止这种回滚。两个最明显的机制是碎片委员会和保管位检查。正如“从数学角度证明碎片安全”一节所述，即使考虑到各种攻击手段，贿赂2/3以上碎片委员会成员的可能性也非常低。托管位确保诚实的验证者不会因为懒惰而被欺骗签署无效的状态转换。

如果我们认为这些机制的目的是防止无效的状态转换，而不是维护系统安全，那么我们可以选择既有实际价值又具有相同效果的参数。例如，如果分区委员会的规模缩减到64个，随机形成恶意委员会的概率仍然低至3.1×10-8。但从网络和签名聚合的角度来看，这可以大大减轻负担。

以太坊的路线图以汇总为中心

本文最初是在斯坦福区块链会议2020（sbc20）期间撰写的。那时，我开始充分认识到ETH2.0和oru之间的相似性。在阅读了vitalik的文章之后，我决定发表这篇文章，以表明我对以太坊未来基于汇总的扩展方案的支持。然而，正如本文所描述的，以rollup为中心的展开方案并没有使我们偏离方向，而是一个超集。我们在切分设计中遇到的问题与集成交叉汇总通信中遇到的问题是同构的。这意味着，已经完成的大部分工作可以不间断地继续下去。

以汇总为中心的路线图降低了分段所需的协议复杂性。这允许我们迭代复杂的汇总机制，类似于碎片化。这将允许更多的开发人员使用不同的汇总格式，从而使现有的核心开发人员和研究人员能够中心化精力构建一个健壮的数据可用性层。

可以说，通往功能完备的ETH2.0之路从未如此清晰。