Ethlambda Devnet 5:全块聚合与后续规划

lambdaclass 发布于 2026-06-17 阅读 109

本文回顾了以太坊Lean Consensus客户端的devnet进展。Devnet 0-2用于基础互通和加密实现;Devnet 3引入单层签名聚合;Devnet 4实现递归聚合。Devnet 5实现全块聚合,将包含16个证明的区块大小从数MB降至约200KB。未来Devnet 6将替换共识机制,提案包括Goldfish、RLMD-GHOST和最终性装置;Devnet 7将集成执行层。后续计划包括抗审查(FOCIL)、专用P2P网络(ethp2p)、PBS和APS等。

我们已经介绍过 ethlambda,我们的 Lean Consensus 客户端。我们还写过一篇关于 devnet 4 的博客文章,devnet 4 引入了递归聚合。现在 devnet 5 已经实现并正在进行互操作测试,是时候回顾一下迄今为止的 devnet,并展望未来的候选 devnet 了。

之前的 devnet

每个 devnet 都引入了协议复杂度的一个新部分。Devnet 0 和 1 没有使用真实的加密签名;它们的存在是为了启动客户端互操作。Devnet 2 增加了真实加密。

Devnet 3 引入了聚合器角色,具有一级签名聚合。Devnet 4 增加了第二级,既在聚合器中也在区块提议者中。聚合器之前将原始签名组合成多重签名;现在它们递归地将多个多重签名聚合为一个。

Devnet 5:全块聚合

在 devnet 4 中,区块为其携带的每个证明包含一个 leanVM 证明。每个区块最多 16 个证明,平均证明大小约为 200KB,一个区块可能重达几 MB。这会减慢网络传播速度,并限制提议者在区块未能及时传播之前可以包含的证明数量。

Devnet 5 通过全块聚合解决了这个问题。现在,我们不再为每个证明广播一个单消息聚合,而是广播一个单一的区块证明:一个覆盖所有证明的多消息聚合,大小不超过旧的每个证明的证明。携带最大证明数量的区块从几 MB 下降到约 200KB。

Ethlambda 和其他客户端已经实现了 devnet 5,团队正在运行互操作 devnet 以发现问题。我们还在对提议者和聚合器的工作进行基准测试,寻找有助于验证者达到目标时间的性能改进。

接下来的几个 devnet

Lean 团队尚未确定接下来的几个 devnet 的内容;以下是我们认为最有可能的候选功能。

Devnet 6:解耦协议

之前的 devnet 侧重于加密管道;这个将侧重于共识。我们之前讨论过目前 Lean Consensus 的共识机制,它是 LMD-GHOST3SF-mini 的组合。两者都有问题,但早期的 devnet 使用它们是因为它们简单且易于理解。Devnet 6 将替换它们。

替换方案尚未最终确定,但主要的候选方案是三种算法的混合:Goldfish、RLMD-GHOST 和一个追溯性终局工具。分工与今天相同:分叉选择算法告诉我们哪个区块是我们的头,终局工具告诉我们哪个区块是我们可重组树的基块。

Goldfish

我们之前讨论过 Goldfish:一种类似于 LMD-GHOST 的算法,采用更严格的节点间同步方法。它是心跳角色的候选者:一种高吞吐量的分叉选择算法,即使在异步期间也能保持网络快速生成区块。它与 LMD-GHOST 的主要区别(也是它得名的原因)在于它只考虑最近一个 Slot 期间发出的投票。忘记旧投票使得验证者子集充当“心跳委员会”(称为“后量子心跳”)是安全的:一个发出头部投票的小型委员会减少了带宽需求,并从关键路径中移除了签名聚合,从而实现了更低的延迟和更短的 Slot 时间。

RLMD-GHOST:近期最新消息驱动的 GHOST

RLMD-GHOST 介于 LMD-GHOST 和 Goldfish 之间。LMD-GHOST 计数每个验证者的最新投票,无论其多旧;Goldfish 只计数最近一个 Slot 的投票。RLMD-GHOST 计数最近 N 个 Slot 的投票,其中 N 是一个协议参数。记住更多投票使其输出更加稳定:它不依赖单个 Slot 的投票及时到达。

这种稳定性正是协议选择合理目标所需。除了头部投票,验证者还投出源-目标投票,这是终局工具的原始材料:源是他们认为已证明的区块,目标是他们接下来想要证明的区块。选择源很容易:根据他们的头部,它是最近被证明的区块。选择目标需要更加谨慎,因为只有当绝大多数验证者投票给同一个目标时,证明才能推进。我们称这个区块为“安全目标”,今天我们通过在具有绝大多数头部投票的区块子集上运行 LMD-GHOST 来计算它,这意味着大多数验证者确认已经看到它们。在新设计中,RLMD-GHOST 接管了这个角色:它的更长记忆使其输出成为一个良好的安全目标,也是 Goldfish 的起点。

终局工具

仅靠分叉选择无法提供长期安全性。如果恶意节点构成验证者委员会的大部分,它们可以选择任意的区块链作为新的规范链。限制这种损害的最简单方法是使用一个嵌入状态转换函数的终局工具,它将一个最终检查点添加到链状态中。分叉选择不会回溯到超过该检查点。Goldfish 论文已经包含了一个基本终局工具:最后 κ 个区块可以被重组,更旧的区块被视为已最终化。3SF-mini、Casper 和类似算法做得更好,在同步期间实现了更低的最终化延迟。

Devnet 7:端到端集成

与任何区块链一样,Lean Chain 由许多验证者就哪条区块链是正确的达成共识,因此也就决定了当前状态。到目前为止,该状态只包含共识数据:验证者列表、哪些区块已被证明、哪些已被最终化。这个 devnet 的重点将是连接共识层和执行层,以便状态还包括执行信息和最新处理的交易。

验证者余额,包括每个验证者的可变权益权重,与执行和验证者存款相关联。这使得它们更容易作为执行请求集成的一部分添加,这是执行层向共识发送请求的机制。一旦这些落地,我们应该也能支持动态验证者集,使用形成信标链验证者生命周期的相同存款和提款流程。

最终目标是将 ZK 证明引入协议,使验证者能够跳过重新执行。然后验证者节点将根本不需要执行客户端;只有构建者和状态服务节点会执行有效载荷。与实时执行客户端集成是实现这一目标的第一步。

在那之后

即将到来的以太坊硬分叉的优先事项之一是抗审查性。这方面最重要的 EIP 是 FOCIL(分叉选择强制包含列表)。通过它,一小群验证者构建一个包含列表,其中包含下一个区块必须包含的交易。

网络堆栈方面也有研究工作。ethp2p 是一个专为以太坊构建的 p2p 网络堆栈,旨在达到 Lean Consensus 的低延迟目标。它将通用的顺序存储转发传播替换为针对特定对象的广播:对执行有效载荷等大型对象的纠删码广播,以及对证明等较小对象的专用方案,所有这些都在基于 QUIC 的最小传输层之上。未来的 devnet 可以成为它的良好测试场。

下一次以太坊硬分叉计划在协议中固化提议者-构建者分离,未来的 devnet 将移植这一变化。研究人员仍在讨论将证明者-提议者分离作为信标链和 Lean 链的可能改进,以及广义的“彩虹质押”模型。Lean Chain 将是原型化这些想法的好地方。

协议在某些时候也将包括验证者奖励和惩罚。设计它们需要研究,借鉴以太坊多年运行 PoS 的经验教训。新的共识改变了对不当行为的定义,因此削减条件和怠工惩罚将与信标链不同,旨在实现更温和的惩罚而不丧失安全性。提议者奖励应遵循同样的路径,采用经过深思熟虑的发行曲线以减少通胀。

更多阅读资源

如果你想了解更多关于这些主题的信息,以下是一些为本文提供灵感的资源:

Lean Consensus 规范 leanSpec 可在 其 GitHub 仓库 获取。Ethlambda 是我们用 Rust 实现的版本,其源代码可在 我们的 GitHub 仓库 获取。

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