区块链学习系列【幽灵协议】

目录 Casper PoS 变体共识机制 PoW 和 PoS 共识机制

如果你不了解PoW PoS共识机制，可以阅读以下两篇文章

通俗解释PoW共识机制

通俗解释PoS共识机制

以太坊目前使用的共识算法

如果有人问你“以太坊目前使用的共识算法”是什么？ 而如果这时候你去浏览器上搜索，你会发现有的文章说是PoS，有的说是PoW。

完整正确的说法应该是这样的。 首先，以太坊的源码是分阶段的，不同阶段使用的共识算法应该分开讨论。 这其实就是PoW共识机制和以太坊的关系。 这些阶段是：

宁静。 以太坊的共识算法将被基于“PoS”的变种算法——“Casper Betting Consensus”所取代，属于PoS系列。

截至2018-12-14，目前最新发布的以太坊是Metropolis的Byzantium。 由上可见，以太坊在发展过程中，其不同阶段的共识算法有：PoW共识、PoW+PoS共识和PoS

幽灵协议

Ghost协议的全称是“Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree protocol”。 贪心子树协议，又称幽灵协议，属于主链选择协议的范畴。

首先，在比特币公链中，它根据最长链规则解决了区块链分叉问题。 请注意，并不是所有的区块链公链都使用最长链法则来解决分叉问题，以太坊不是。

选择最好的链条

以太坊目前使用Ghost协议解决区块链分叉问题，所以Ghost协议的真正作用是选择主链。 与比特币的最长链规则不同的是，它在选择最长链时，并不以连续区块最长的那条链为标准，而是考虑分叉区块，选择包含分叉区块的区块。 区块中区块数最多的链是最长的链。 例如，如下图所示：

以上图分叉为例，在比特币公链中，最终的赢家是链：0

原因是在上述分叉的情况下，Ghost Protocol 也将分叉块考虑在内，统计总块数，发现包含块：0, 1A, 2B, 3E, 3D, 3C, 4A链是拥有最多块的链。 所以那条链赢了，这就是 Spectre 选择最佳链的方式。

叉块处理

另外，对于最长链中包含的导致链分叉的区块，比如上图中的3E、3C，Ghost协议也对它们有一套相应的处理机制，这些区块会按照规则进行处理作为 ：

1.孤块，完全没用的块，挖出的矿工没任何收益。比特币链中的分叉块都是孤块。
2.叔块，被一定范围内的后续子块所打包收纳的块，挖出叔块的矿工会按照一定算法给予收益。

总结一下，Ghost协议在以太坊中主要起到以下两个作用：

1.选择出最优链
2.对最优链中分叉块进行处理

Casper PoS 变体共识机制

前提：Casper 目前还没完全公布，还处于开发中，下面内容是根据目前现有的知识总结出的。

作为以太坊第四阶段版本的共识机制，Casper 投注共识加入了惩罚机制，基于 PoS 的思想，在记账节点中选择验证者。 可以下注的角色是：validator。 这类角色可以理解为新一代的以太坊矿工。

在casper共识机制中，验证者需要拿出一部分押金来押注自己认为获胜概率较大的区块：

如何成为验证者

如果你想成为验证者，你需要支付保证金才能申请。 同时，进入后可以选择退出。 加入和退出将是以太坊网络中的一种特殊交易类型。 目前最常见的交易是转账ETH。 货币。 也就是说以太坊使用幽灵协议，到时候可能需要调用某个以太坊接口申请成为验证人。 保证金很可能是以太坊ETH代币，用于投注或因以太坊惩罚而被没收。

目前，Casper 的验证器逻辑将通过一个叫做 Casper 合约的东西来实现。 合约提供了投注、加入、退出、获取共识信息等一系列功能。 因此，我们只需调用Casper合约即可提交投注或进行交易。 其他操作。 Casper合约的内部状态如下：

该合约会记录当前的验证人集合，每个验证人的六个主要字段分析如下：

验证者如何获得存款

其他人将钱转入验证者的钱包地址，或者在早期版本中基于 PoW 挖矿进行收获。

候选块是如何生成的

验证者生成块，这是一个独立于所有其他事件发生的过程：验证者收集交易，当轮到他们生成块时，他们生成一个块，对其进行签名并将其发送到网络。

按照什么规则

规则由 Casper 机制提供。

如何判断获胜区块

当绝大多数验证者，即满足协议定义的阈值的一组验证者，有一定比例在 67% 到 90% 之间时，押注某个区块将以极高的概率获胜，则此区块获胜。

验证者联盟投注的作弊问题

不难看出，Casper 的投注方式存在一个问题，就是有一个验证者联盟，共同对某个区块进行投注以太坊使用幽灵协议，使其获胜。 以太坊尚未完全公布该问题的解决方案，正在进一步研究中。