使用约256个验证者的LMD GHOST与快速跟随最终性组件
- 以太坊中文
- 发布于 2025-08-09 14:41
- 阅读 15
本文探讨了通过解耦LMD GHOST和最终性机制来加速以太坊区块生产的方法。当前slot结构受限于多层签名聚合，导致时间增长为log_C(验证者数量)。作者提出分离轻量级LMD GHOST（每轮随机256个验证者）和重型最终性机制（所有验证者参与，延迟约12δ），从而将slot时间降至2δ（仅需区块传播和一次聚合）。这种方法保留了安全性，简化了协议设计，并为处理不活跃泄漏和验证者数量扩展提供了灵活性。
认知状态：早期探索
最近，关于如何更激进地减少以太坊的 Slot 时间，出现了一些讨论。这可以通过两种方式实现：
- 减少 δ 参数（我们对最大预期网络延迟的假设）。只有当我们通过 p2p 层的改进来降低延迟时，才能安全地进行此操作。
- 重新设计 Slot 结构，以减少一个 Slot 内网络延迟轮次的数量。
目前正在进行大量的 p2p 加固和优化工作以实现（1）；实现显著加速的首要候选方案是纠删码。研究工作则聚焦于（2）。
本文将论证，对于（2）而言，最优方法可能是稍微偏离 3SF 中引入的 Slot 与最终性之间的紧密耦合，而是采用一种更独立的 LMD GHOST 分叉选择规则和最终性组件，并具有不同的参与者数量。
当前 Slot 结构
首先，我们来看当前的 Slot 结构（来源）：
这里的 δ 为 4 秒。第一部分（区块传播）是不可避免的。现在，请注意，与证明相关的阶段有两个：聚合和传播。之所以如此，是因为有太多证明（每个 Slot 约 30,000 个）无法直接通过八卦协议传播。相反，我们首先在子网内广播一个子集，然后在全局 p2p 网络内广播聚合结果。
如果我们将验证者数量大幅增加（例如，每个 Slot 100 万），我们可能需要增加到三个阶段，以保持每个阶段的大小可控（事实上，之前的文章正是这样建议的）。
一般来说，我们可以近似地认为：
聚合时间 = log_C(验证者数量)
其中 C 是容量：可以在单个子网内同时安全广播的签名数量。C 的现实值似乎是在数百到数千之间。如果我们想要抗量子，我们应采用更保守的数字（例如，如果抗量子签名占用 3 KB，每个 Slot 有 256 个这样的签名，那么每个 Slot 就是 768 kB，这与最坏情况下的执行区块大小大致相似）。
最终性依赖于“完整验证者集合”的参与；如果我们（i）接受更高的质押中心化或强制委托，或者（ii）采用 Orbit，则可能为 8192；否则会更多（很可能在 10^5 到 10^6 之间）。也就是说，根据我们的假设，要么是 C^2，要么是 C^3。
与此同时，一个稳定的 LMD GHOST 实例只需要一个随机选出的法定人数参与；这里，大小为 256（即小于 C）是足以实现 极低故障率 的。
这意味着，任何试图每 Slot 完成一步最终性共识的方法本质上都将花费 3δ 或 4δ（为提议者增加一个 δ）。而如果我们不这样做，一步只需要 2δ。
提议
这引出了我的关键提议：
- 建立一个 LMD GHOST 链，每个 Slot 随机选择约 256 个验证者。以此作为主要的“心跳”。
- 建立一个 紧随其后的最终性共识机制（实际上，大约在 12δ 内最终确定），该机制使用所有活跃验证者。不要试图将 LMD GHOST 投票和最终性共识投票耦合在一起；将它们视为完全独立。
优势
这将带来以下优势：
- 非常快的 Slot 时间，在正常情况下足够用，且不改变任何安全假设（因为“聚合”步骤不再是 Slot 时间的一部分）。
- 我们在选择最终性共识机制方面获得了更多自由，包括采用现成的传统机制（例如 Tendermint），尽管我们需要考虑兼容性；大致上，“已准备就绪”的链需要赢得分叉选择规则（类似于 2017 年基于 PoW 的 Casper FFG 的标准）。
- 我们得到了一个关于“如何处理不活动泄漏”的自然答案：在不活动泄漏期间，LMD GHOST 链继续运行，最终性共识停止。LMD GHOST 链本身随后决定不活动泄漏的进展，从而确定最终性何时能够恢复。
- 我们在共识步骤的选择上获得了更多自由度（例如，1 ETH 验证者要求和 100 万验证者）。
- 更简单，因为交互效应更少，并且我们可以在不需要 Orbit 类技术的情况下获得更高的验证者数量。
参考文献
- 原文链接： ethresear.ch/t/lmd-ghost...
- 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～
