金色观察｜为Casper FFG延长验证epoch区间

以太坊 明年就要完成难度炸弹了，这意味着会彻底实施权益证明，不过目前在共识算法细节上仍然在进行讨论研究。

在11月19日， Vitalik 在研究者论坛里提到了一个建议，是关于Casper FFG的，其主要内容我们节选如下：

在Casper FFG保证安全性和活性不变的情况下，允许增加连续epoch之间验证区间来适应延迟。例如，如果epoch 100、101未能证明是正确的，则链可以尝试证明 epoch 102、104、108 的合理性，增加了验证区间，这样两个连续尝试的 epoch 仍然可以成功验证，以便在多个epoch 延迟的情况下也可以为我们提供最终结果。

这个调整是需要对Casper FFG的共识算法中的验证部分进行修改的。目前还未见讨论成果。为了弄明白为什么提及这个部分的设计，我们尝试用下文理解Vitalik这次的建议。

Casper FFG和Casper FFG CBC是以太坊对权益证明的共识算法研究的两个思路，其对拜占庭容错等算法进行了修订和再研，因此是核心算法问题，应该说这是以太坊最明确的未来以及最核心的技术讨论，其主要的思路是在解决共识算法中的确认问题。

Vlad最早开始设计机制时，特别是希望Casper可以更强健地抵制寡头形成，并且抛弃掉一些其他算法的问题，比如传统拜占庭容错理论（尤其拥有硬上限，比如实用拜占庭容错算法PBFT和Tendermint中的2/3），在彻底改造BFT理论后，则出现了Correct by Construction的方法，即CBC。

而因为CBC对于算法中的验证的设定更复杂，在CBC里定义了一系列规则（罚没条件）来确定什么时候区块会敲定确认，并证实关键的“安全性”和“合理活性（Plausible Liveness）。

不过以太坊最终把罚没条件从4条简化为2条，就得到了 Casper FFG（Friendly Finality Gadget），它被设计为可以覆盖在任何PoW或PoS或其它类型的区块上，用于增加确定性保证。

2017年12月31日Casper FFG在以太坊的Python测试网上测试，不过后来进展缓慢。

2018年6月，以太坊做了一个决定：彻底放弃“用合约实现混合Casper FFG”，追求完全 Casper独立链，改变这个设计让整合分片变得更加容易，也就是会直接在2.0上应用。

不过Casper FFG（以及CBC）都要求，在每一个“轮次epoch”有完整的验证者集来投票敲定区块，意味着每秒钟都会有数以千计的签名要通过网络发送。即使有BLS 签名聚合方案，在几秒内完成“100 个确认”安全性也是很难的。

其需要拥有一个强大的链上随机数源来公正地选出提议者，不过链上随机性也是难以实现的，所以最终使用了可验证延迟函数（Verifiable Delay Function，VDF）进行了验证计算，消除了提前操纵的可能。

此时，Vitalik还将Casper FFG的实现确定性的时间从 2.5 个轮次减少到理论上最优的 2 个轮次。

尽管有可验证延迟函数的进展，但网络延迟的假设还是必要的，这是有效发现攻击的需求，也就因此会出现延长epoch验证区间的思路。

期待在权益证明正式上线时的Casper FFG和CBC。