Ключевые выводы

  • Casper-FFG (Friendly Finality Gadget) — это компонент консенсуса, который обеспечивает Ethereum его финализацию блоков, и он работает с момента The Merge 15 сентября 2022 года.

  • Текущий механизм активного консенсуса Ethereum называется Gasper — это сочетание Casper-FFG и LMD-GHOST, которые вместе определяют, какие блоки считаются финализированными, и какая цепочка является канонической.

  • В proof-of-stake (PoS) валидаторы делают минимальную ставку 32 ETH, чтобы предлагать и подтверждать (attest) блоки, и могут быть наказаны (подвергнуты слешингу) за недобросовестное поведение.

  • Переход от proof-of-work (PoW) устранил энергоемкий процесс майнинга Ethereum; теперь сети требуется значительно меньше энергии для работы.

  • Casper-CBC — альтернативный подход, предложенный Владом Замфиром (Vlad Zamfir), сыграл важную роль в ранних исследованиях PoS, но больше не разрабатывается активно в рамках Ethereum.

Binance Academy courses banner

Введение

Casper — это название механизма финализации, который лежит в основе перехода Ethereum от proof-of-work (PoW) к proof-of-stake (PoS). Когда Ethereum запустили в 2015 году, для обеспечения безопасности сети использовался энергоемкий майнинг. Разработчики уже планировали долгосрочный переход к модели, основанной на стейкинге, и Casper — это протокол, спроектированный для того, чтобы сделать этот переход возможным.

Этот переход больше не является пунктом дорожной карты. 15 сентября 2022 года Ethereum завершил The Merge — обновление, которое окончательно вывело из эксплуатации PoW-майнинг и активировало слой консенсуса PoS. Casper-FFG (Friendly Finality Gadget) теперь является актуальным работающим компонентом сети Ethereum.

Casper FFG и Casper CBC

Во время исследовательской фазы Ethereum были параллельно разработаны две реализации Casper.

Casper FFG (Friendly Finality Gadget)

Casper-FFG был предложен сооснователем Ethereum Виталиком Бутериным (Vitalik Buterin) как надстройка для финализации (finality overlay) для PoS-цепочки. Его роль — переводить блоки epoch checkpoint в статус «justified» после того, как в пользу решения проголосуют две трети поставленного ETH, а затем переводить следующий checkpoint в статус «finalized», когда он тоже становится justified. Чтобы обратить финализированные блоки назад, нужно уничтожить как минимум одну треть всех поставленных ETH, что делает такие атаки крайне дорогими.

Casper-FFG — это версия, которая попала в продакшн. В сочетании с правилом выбора форка LMD-GHOST она образует Gasper — актуальный механизм консенсуса Ethereum с момента The Merge.

Casper CBC (Correct-by-Construction)

Casper-CBC был предложен исследователем Фонда Ethereum Владом Замфиром (Vlad Zamfir). Подход был сосредоточен на построении PoS-протоколов, которые гарантированно безопасны по проекту, охватывая более широкий класс моделей консенсуса. Хотя Casper-CBC внес значительный вклад в ранние исследования PoS, теперь он больше не разрабатывается активно в рамках основного протокола Ethereum. Однако его идеи продолжают влиять на более широкие исследования консенсуса в блокчейнах.

Как работает Gasper

Текущий механизм консенсуса Ethereum называется Gasper — он объединяет Casper-FFG (финализация) с LMD-GHOST (выбор форка). Вместе они определяют, какая цепочка является канонической, и когда блоки становятся необратимыми.

Валидаторы и стейкинг

Чтобы участвовать в консенсусе, пользователи должны сделать ставку минимум 32 ETH в депозитный контракт, который активирует валидатора. Валидаторы отвечают за предложение и подтверждение (attest) новых блоков в каждом 12-секундном слоте. Сейчас сотни тысяч активных валидаторов обеспечивают безопасность сети Ethereum.

Те, кто выполняет свои обязанности честно, получают награды за стейкинг. Те, кто пытается обмануть — например, путем двойного голосования или предложения конфликтующих блоков — подвергаются слешингу: часть их поставленного ETH уничтожается, и в итоге их принуждают выйти из набора валидаторов.

Финализация и контрольные точки epoch

Время в Ethereum разделено на слоты (по 12 секунд каждый) и epoch (32 слота, примерно 6,4 минуты). В конце каждой epoch выбирается блок контрольной точки (checkpoint). Когда две трети валидаторов подтверждают (attest) checkpoint, он становится justified. Когда следующий checkpoint тоже становится justified, более ранний — финализируется.

Финализированные блоки считаются постоянными при нормальных условиях работы сети. Чтобы обратить их назад, атакующему нужно контролировать более одной трети всех поставленных ETH и быть готовым потерять эту долю из-за слешинга.

Inactivity leak (утечка из-за бездействия)

Если сеть не может финализировать блоки из-за того, что слишком много валидаторов офлайн, Casper-FFG активирует inactivity leak. Со временем ставка офлайн-валидаторов постепенно «стекает», уменьшая их долю в общем стейке, пока активное большинство снова не сможет достичь порога в две трети, необходимого для финализации. Этот механизм предназначен помочь цепочке восстановиться даже в условиях серьезных сбоев.

Краткая история Casper

Истоки Casper-FFG восходят к 2014–2015 годам, когда Виталик Бутерин начал формализовать финализационную «заглушку» (finality gadget) для PoS. Beacon Chain — специализированная PoS-цепочка, работающая на Gasper — запустилась 1 декабря 2020 года как действующая параллельная цепочка вместе с существующим PoW-мейннетом Ethereum. Это дало сообществу Ethereum почти два года на стресс-тестирование дизайна перед The Merge.

15 сентября 2022 года мейннет Ethereum объединился с Beacon Chain (слияние), завершив переход от PoW к PoS. Этот сдвиг полностью остановил майнинг Ethereum. Валидаторы заменили майнеров в роли производителей блоков сети, а потребление энергии, по оценкам, снизилось на 99% по сравнению с эпохой PoW. Обозначение «Ethereum 2.0», которое когда-то использовалось для описания дорожной карты обновления PoS, официально было снято с повестки дня Фондом Ethereum после The Merge.

Преимущества Casper и Ethereum PoS

Существенно более низкое потребление энергии

Системы proof-of-work требуют, чтобы майнеры круглосуточно использовали специализированное энергоемкое оборудование. В PoS узлы валидаторов сравнительно легковесны. Переход к консенсусу на базе Casper значительно уменьшил энергопотребление Ethereum, сделав сеть более эффективной по ресурсам без ущерба для безопасности.

Более надежная экономическая безопасность

Casper-FFG связывает безопасность сети напрямую с экономическими ставками. Валидаторы, которые действуют против правил протокола, теряют реальную ценность из-за слешинга. Чтобы сорвать финализацию, атакующему нужно контролировать более одной трети всего поставленного (staked) ETH, а чтобы финализировать вредоносные блоки — две трети. В любом случае атакующий потеряет эту долю из-за слешинга, что делает масштабные атаки экономически неприемлемыми.

Детерминированная финализация

В условиях PoW финализация блока носит вероятностный характер: блок считается «окончательным» только после накопления достаточного числа подтверждений. Casper-FFG обеспечивает детерминированную финализацию: после того как блок финализирован, чтобы обратить это решение назад, пришлось бы уничтожить существенную часть поставленного ETH. Это дает приложениям и пользователям более сильные гарантии неизменности транзакций.

Более широкое участие валидаторов

Майнинг PoW требует значительных затрат на стартовое оборудование, из-за чего участие часто концентрируется у хорошо финансируемых организаций. PoS открывает участие для всех, кто может выполнить минимальную ставку 32 ETH. Для пользователей, которые не достигают этого порога, объединенный стекинг (pooled staking) и протоколы ликвидного стейкинга позволяют участвовать меньшими суммами, хотя у каждого варианта есть свой профиль рисков.

Ограничения

Casper-FFG опирается на то, что большинство валидаторов будет онлайн и будет действовать честно. Если более одной трети валидаторов сговорятся или одновременно уйдут в офлайн, финализация может остановиться. Механизм inactivity leak решает эту ситуацию, но он вводит период неопределенности, пока сеть восстанавливается.

Безопасность также масштабируется вместе с общей стоимостью поставленного ETH. По мере того как стекинг становится более сосредоточенным в крупных пулах, предположения о децентрализации могут со временем испытывать давление. Исследователи продолжают изучать сценарии атак и пограничные случаи, выполняя дальнейшие уточнения спецификации Gasper.

Протоколы ликвидного стейкинга стали распространенным способом участвовать без блокировки 32 ETH, однако ликвидный стейкинг также вводит собственные риски смарт-контрактов и концентрации, которые стоит понимать перед участием.

Итоговые мысли

Casper-FFG больше не является исследовательским предложением — это актуальный механизм финализации, который обеспечивает Ethereum сегодня, работая через систему консенсуса Gasper вместе с LMD-GHOST. The Merge завершило то, что годами готовили исследования и Beacon Chain: полный переход от proof-of-work к proof-of-stake.

Понимание Casper означает понимание того, как Ethereum приходит к соглашению, почему финализированные блоки считаются неизменными, и какие риски несут валидаторы, когда участвуют. По мере того как Ethereum продолжает развиваться через будущие обновления, фундамент, заложенный Casper-FFG, остается центральным для того, как работает сеть.

Дополнительное чтение

  • Что такое proof-of-stake (PoS)?

  • Proof of Work (PoW) vs. Proof of Stake (PoS)

  • Что такое crypto staking и как он работает?

  • Обновление The Merge в Ethereum: всё, что нужно знать

  • Что такое ликвидный стейкинг?

Отказ от ответственности: Этот материал предоставлен вам «как есть» только для общей информации и образовательных целей и не содержит никаких заявлений или гарантий любого рода. Его нельзя воспринимать как финансовый, юридический или иной профессиональный совет, и он не предназначен для рекомендации покупки каких-либо конкретных продуктов или услуг. Вам следует обратиться за собственными консультациями к соответствующим профессиональным специалистам. Если контент предоставлен третьей стороной, обратите внимание, что высказанные там взгляды принадлежат третьей стороне и не обязательно отражают взгляды Binance Academy. Цены на цифровые активы могут быть волатильными. Стоимость вашей инвестиции может вырасти или упасть, и вы можете не получить обратно сумму вложений. Вы несете единоличную ответственность за решения, связанные с вашими инвестициями, и Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Для получения дополнительной информации см. наши Условия использования, Уведомление о рисках и Условия Binance Academy Terms.