Ключові висновки
Casper-FFG (Friendly Finality Gadget) — це компонент консенсусу, який забезпечує Ethereum його фіналізацію блоків; він працює з моменту The Merge 15 вересня 2022 року.
Активний механізм консенсусу Ethereum називається Gasper — комбінація Casper-FFG і LMD-GHOST, яка разом визначає, які блоки фіналізуються, і яка ланцюжок є канонічною.
За proof-of-stake (PoS) валідатори роблять мінімальну ставку 32 ETH, щоб пропонувати й підтверджувати блоки, і можуть бути покарані (застосовано слешинг) за недобросовісну поведінку.
Перехід від proof-of-work (PoW) усунув енергоємний майнінг Ethereum; тепер для роботи мережі потрібно значно менше енергії.
Casper-CBC — альтернативний підхід, запропонований Владом Замфіром, відіграв важливу роль у ранніх дослідженнях PoS, але наразі вже не розробляється в межах Ethereum.
Вступ
Casper — це назва механізму фіналізації, який лежить в основі переходу Ethereum від proof-of-work (PoW) до proof-of-stake (PoS). Коли Ethereum запустили у 2015 році, він покладався на енергоємний майнінг для забезпечення безпеки мережі. Розробники вже планували довгостроковий перехід до моделі на основі стейкінгу, а Casper — це протокол, розроблений для того, щоб зробити цей зсув можливим.
Цей перехід більше не є елементом дорожньої карти. 15 вересня 2022 року Ethereum завершив The Merge — оновлення, яке назавжди відключило майнінг PoW і активувало шар консенсусу PoS. Casper-FFG (Friendly Finality Gadget) тепер є чинним, робочим компонентом мережі Ethereum.
Casper FFG та Casper CBC
Під час дослідницької фази Ethereum паралельно було розроблено дві реалізації Casper.
Casper FFG (Friendly Finality Gadget)
Casper-FFG було запропоновано співзасновником Ethereum Віталіком Бутеріним як накладення для фіналізації (finality overlay) для PoS-ланцюжка. Його роль — переводити блоки epoch checkpoint у стан «justified» після того, як за них проголосують дві третини стейканого ETH, а потім у стан «finalized», коли наступний чекпойнт також стане justified. Скасування фіналізованих блоків вимагало б знищення щонайменше однієї третини всіх стейканих ETH, роблячи такі атаки надзвичайно дорогими.
Casper-FFG — це версія, яка вийшла в продакшн. У поєднанні з правилом fork-choice LMD-GHOST вона формує Gasper — актуальний механізм консенсусу Ethereum з моменту The Merge.
Casper CBC (Correct-by-Construction)
Casper-CBC було запропоновано дослідником Ethereum Foundation Владом Замфіром. Підхід зосереджувався на побудові протоколів PoS, які є доведено безпечними за дизайном, охоплюючи ширшу сім’ю моделей консенсусу. Хоча Casper-CBC зробив значний внесок у ранні дослідження PoS, наразі він більше не розробляється активно в межах базового протоколу Ethereum. Втім його ідеї продовжують впливати на дослідження консенсусу в блокчейні ширше.
Як працює Gasper
Поточний механізм консенсусу Ethereum називається Gasper: він поєднує Casper-FFG (фіналізацію) з LMD-GHOST (вибір гілки). Разом вони визначають, яка ланцюжок є канонічною, і коли блоки стають незворотними.
Валідатори та стейкінг
Щоб брати участь у консенсусі, користувачі мають зробити мінімальну ставку 32 ETH у депозитний контракт, який активує валідатора. Валідатори відповідають за пропонування та підтвердження (attestation) нових блоків кожного 12-секундного слоту. Сотні тисяч активних валідаторів наразі забезпечують безпеку мережі Ethereum.
Ті, хто виконує свої обов’язки чесно, отримують винагороди за стейкінг. Ті, хто намагається шахраювати — наприклад, шляхом подвійного голосування або пропонування конфліктних блоків — підпадають під слешинг, тобто частина їхніх стейканих ETH знищується, і згодом їх змушують вийти зі складу валідаторів.
Фіналізація та епохальні чекпойнти
Час в Ethereum поділено на слоти (по 12 секунд) та епохи (32 слоти, приблизно 6,4 хвилини). Наприкінці кожної епохи номінується чекпойнт-блок. Коли дві третини валідаторів підтверджують чекпойнт, він стає «justified». Коли наступний чекпойнт також стає justified, попередній вважається «finalized».
Фіналізовані блоки вважаються незмінними за нормальних умов роботи мережі. Щоб їх скасувати, атакувальнику потрібно контролювати понад одну третину всіх стейканих ETH і бути готовим втратити це через слешинг.
Inactivity leak (витік через бездіяльність)
Якщо мережа не може фіналізувати блоки через те, що надто багато валідаторів офлайн, Casper-FFG активує inactivity leak. З часом ставка офлайн-валідаторів поступово «виливається», зменшуючи їхню частку загальної ставки, доки активна більшість знову зможе досягти порогу двох третин, потрібного для фіналізації. Цей механізм призначений для того, щоб допомогти ланцюжку відновитися навіть у разі серйозних збоїв.
Коротка історія Casper
Походження Casper-FFG сягає 2014–2015 років, коли Віталік Бутерін почав формалізувати фіналізаційний модуль PoS. Beacon Chain — спеціалізований PoS-ланцюжок, що працював з Gasper, — запустили 1 грудня 2020 року як чинний паралельний ланцюжок поряд із наявною PoW-основною мережею Ethereum. Це дало спільноті Ethereum майже два роки, щоб стрес-тестити дизайн перед The Merge.
15 вересня 2022 року основна мережа Ethereum об’єдналася з Beacon Chain, завершивши перехід від PoW до PoS. Цей зсув повністю завершив майнінг Ethereum. Валідатори замінили майнерів як продюсери блоків у мережі, а споживання енергії, за оцінками, знизилося на 99% порівняно з ерою PoW. Маркування «Ethereum 2.0», яке раніше використовували для опису дорожньої карти оновлення до PoS, офіційно припинила Ethereum Foundation після The Merge.
Переваги Casper та Ethereum PoS
Значно менше споживання енергії
Системи proof-of-work вимагають від майнерів цілодобового запуску спеціалізованого енергоємного обладнання. За PoS вузли валідаторів є порівняно легкими. Перехід до консенсусу на основі Casper різко скоротив енергоспоживання Ethereum, роблячи мережу більш ефективною з погляду ресурсів без шкоди для безпеки.
Сильніша економічна безпека
Casper-FFG безпосередньо пов’язує безпеку мережі з економічними ставками. Валідатори, які діють всупереч правилам протоколу, втрачають реальну цінність через слешинг (slashing). Щоб зірвати фіналізацію, атакувальнику потрібно контролювати понад одну третину всіх стейканих ETH, а щоб фіналізувати зловмисні блоки — дві третини. У будь-якому випадку атакувальник втратить цю ставку через слешинг, що робить масштабні атаки економічно неприпустимими.
Детермінована фіналізація
За PoW фіналізація блоків є імовірнісною: блок вважається «остаточним» лише після накопичення достатньої кількості підтверджень. Casper-FFG забезпечує детерміновану фіналізацію: щойно блок фіналізовано, для його скасування потрібно знищити суттєву частину стейканих ETH. Це дає застосункам і користувачам сильніші гарантії незмінності транзакцій.
Ширша участь валідаторів
Майнінг у PoW потребує значних попередніх інвестицій в обладнання, через що участь часто концентрується в добре профінансованих операціях. PoS відкриває участь для будь-кого, хто може виконати мінімальну умову — 32 ETH ставки. Для користувачів, які не досягають цього порогу, пулінгова стейкінг-служба та протоколи ліквідного стейкінгу дозволяють брати участь меншими сумами, хоча кожен підхід має власний профіль ризиків.
Обмеження
Casper-FFG покладається на те, що понадлімітна більшість валідаторів перебуває онлайн і діє чесно. Якщо більше ніж одна третина валідаторів зговоряться або одночасно перейдуть в офлайн, фіналізація може зупинитися. Механізм inactivity leak розв’язує цю ситуацію, але він додає період невизначеності, доки мережа відновлюється.
Безпека також масштабується разом із загальною вартістю стейканих ETH. Коли стейкінг стає більш концентрованим у великих пулах, припущення щодо децентралізації з часом можуть зазнавати тиску. Дослідники продовжують вивчати сценарії атак та крайні випадки, а також виконують подальші уточнення специфікації Gasper.
Протоколи ліквідного стейкінгу стали поширеним способом для користувачів брати участь без блокування 32 ETH, хоча ліквідний стейкінг додає власні ризики смартконтрактів і концентрації, які варто розуміти перед участю.
Кінцеві думки
Casper-FFG більше не є дослідницькою пропозицією — це актуальний механізм фіналізації, що забезпечує Ethereum сьогодні, працюючи через консенсус-систему Gasper разом із LMD-GHOST. The Merge завершив те, над чим роками працювали дослідження та Beacon Chain: повний перехід від proof-of-work до proof-of-stake.
Щоб зрозуміти Casper, потрібно зрозуміти, як Ethereum досягає згоди, чому фіналізовані блоки вважаються незмінними, і що ризикують валідатори, коли беруть участь. Оскільки Ethereum і надалі розвиватиметься завдяки майбутнім оновленням, підвалини, закладені Casper-FFG, залишаються центральними для того, як працює мережа.
Додаткове читання
Що таке Proof of Stake (PoS)?
Proof of Work (PoW) vs Proof of Stake (PoS)
Що таке crypto-staking і як він працює?
Оновлення The Merge в Ethereum: усе, що потрібно знати
Що таке ліквідний стейкінг?
Застереження: цей контент надається вам на умовах «як є» виключно для загальної інформації та освітніх цілей, без будь-яких заяв, гарантій або зобов’язань. Його не слід тлумачити як фінансову, юридичну чи іншу професійну пораду, і він не призначений для рекомендації придбання будь-якого конкретного продукту чи послуги. Вам слід звернутися по власну консультацію до відповідних професійних радників. Якщо контент підготовлено стороннім автором, зверніть увагу, що висловлені ним погляди належать цьому сторонньому автору та не обов’язково відображають позицію Binance Academy. Ціни на цифрові активи можуть коливатися. Вартість вашої інвестиції може зростати або падати, і ви можете не отримати назад суму інвестованих коштів. Ви несете повну відповідальність за свої інвестиційні рішення, а Binance Academy не несе відповідальності за будь-які збитки, які ви можете понести. Для отримання додаткової інформації див. наші Умови використання, Попередження про ризики та умови Binance Academy Terms.