以太坊的共識層是什麼？

Ethereum’s consensus layer, launched post-Merge, uses staked ETH validators, Casper FFG finality, and the Beacon Chain to securely coordinate block proposal, attestation, and slashing—replacing proof-of-work.

2025/12/27 06:39

定義和核心功能

1、以太坊中的共識層是指分佈式節點之間負責就區塊鏈狀態達成一致的機制。

2、2022年9月Merge升級後取代了能源密集型的工作量證明系統。

3. 該層獨立於執行層運行，實現交易處理和區塊驗證解耦的模塊化架構。

4. 驗證者抵押 ETH 參與，每個驗證者需要抵押 32 ETH 才能激活節點。

5. 通過 Casper FFG 和 LMD-GHOST 實現最終性，確保兩個 epoch 后區塊的不可逆確認。

驗證者的責任和激勵

1. 驗證者在指定的時隙（稱為時隙）期間提出新塊，每 12 秒發生一次。

2. 他們通過簽署反映他們對鏈頭的看法的消息來證明區塊的有效性。

3. 證明被匯總到委員會中，減少網絡開銷，同時保持加密責任。

4. 獎勵按照時效性、正確性、跨時期參與率按比例分配。

5. 削減懲罰適用於雙重簽名或周圍攻擊等惡意行為，通過鏈上邏輯強制執行。

信標鏈架構

1. 信標鏈作為共識層的中央協調者，管理驗證者註冊和洗牌。

2. 它維護活躍驗證者的註冊表，使用偽隨機選擇在每個時期更新資格。

3. Epochs 最後 32 個時段（6.4 分鐘），作為委員會分配和獎勵計算的調度單位。

4. 交聯最初的目的是錨定分片鏈，但在轉向以匯總為中心的擴展之後就變得過時了。

5. 信標鏈存儲分叉選擇數據、合理性和最終確定記錄以及驗證者余額快照。

安全模型和攻擊向量

1. 經濟安全依賴於這樣的假設：攻擊者控制的 ETH 總量不到三分之一。

2. 弱主觀性檢查點可以緩解遠程攻擊，要求客戶端從可信的最近狀態進行同步。

3. 網絡級審查阻力取決於去中心化驗證器分佈和反相關啟發法。

4. 儘管提議者-構建者分離引入了新的信任假設，但 MEV 提取在共識層面仍然是可能的。

5. 如果由於客戶端實施不良或網絡延遲峰值導致證明聚合失敗，拒絕服務風險將持續存在。

常見問題解答

問：如何選擇驗證者來提議區塊？答：偽隨機函數從活動集中為每個槽選擇一個驗證器，按有效餘額加權並在每個時期重新洗牌。

問：如果驗證人長時間離線會發生什麼？答：懲罰會隨著時間的推移線性累積，減少驗證者的餘額，直到低於 16 ETH 的驅逐閾值。

問：多個驗證器可以在同一台機器上運行而沒有風險嗎？答：運行重複的驗證器違反了削減條件；每個驗證器必須使用唯一的簽名密鑰和協調的正常運行時間進行操作。

問：運行共識層客戶端有最低硬件要求嗎？答：是的 - 建議至少 16 GB RAM、1 TB SSD 存儲以及穩定的互聯網連接，持續上傳帶寬高於 5 Mbps。

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