以太坊2.0：信标链验证者的旅程

（奥维的风光，梵高）

前言：以太坊phase 0的核心是信标链，它负责协调以太坊网络。作为验证者，Ta是如何参与ETH2.0网络的？本文从验证者的视角非常简洁地阐述了验证者的参与过程，很适合想成为ETH2.0网络验证者的读者阅读。本文作者是Alex T。

（分叉选择，源于Oliver Roos）

本文试图用简单的语言来解释信标链的工作方式。在ETH2.0中，信标链是整个网络的骨干，以非常复杂的方式协调所有一切，因此，下面的阐述有意地进行了大量的简化。为了简单起见，我将主要考虑网络和验证者正常工作的情况，并忽视大多数毫无疑问会发生的恶意行为。诸如罚款、消减以及孤块、重组等事情在这里暂不描述，后续再表。

信标链是一个区块链，从本质上讲，是连接在一起的区块的链，但有一些惊喜。

我们的旅程从一个不为人知的英雄开始，Ta就是验证者。验证者将其32 个ETH的“小金库”锁入在当前ETH1.0网络上的质押合约中，以便通过运行验证者节点来积极参与ETH2.0网络。

在验证者出发之前，需要一些先决条件。理想情况下，验证者有权访问ETH1.0节点和信标链客户端节点，两者均已同步。

一旦我们的英雄（注：此处指验证者）将其ETH存入质押合约，他的ETH2.0之旅便开始了。存储过程的一部分是，他为其信标链的ETH获得了公钥、冷热私钥。通过浏览器，公钥可用来查看验证者状态和活动。热私钥用于投票和提议，而冷私钥应该离线存储，因为它是金钥匙，它允许将来让你访问你的ETH。

需要注意的是，这里有一件非常重要的事情，一旦你发送了质押金，你必须保证验证者客户端处于运行状态，直到你停止成为验证者。在Phase 0阶段，如果你退出，你将无法重新加入成为验证者，同时也无法转移资金。否则，你会失去ETH。（注：这个提示很重要，一定要保证验证者客户端的正常运行，以避免产生损失）

验证者的第二步是等待大约7.5个小时（当前是1024个ETH1.0区块和1024个ETH2.0 slot），以确保存储的交易无法被逆转。验证者利用这段时间来设置一个可用的验证者客户端，添加热私钥并将其连接到先前设置的信标链客户端。

一旦等待结束，存储资金被信标链识别，验证者被添加到激活队列中。在这个队列中，可以猜想，我们会继续等待，这取决于队列中有多少其他的验证者。现在已有327,680个激活的验证者，每个epoch（周期）只有4个验证者可以活跃。

要想理解epoch，需要先了解什么是slot（插槽）。slot是12秒的时间间隔，可以生产一个区块。最终这是一个区块链，因此，我们必须在某个时间点产生区块。空slot可以存在，且它们被称为跳过slot。

为了确保事情能够井然有序，slot在一起组成分组，在一个epoch一次32个slot。这分散了一些信标链客户端需要做的一些操作，这反过来应该减少运行所述客户端的计算机的计算负担。

在队列中排队后，验证者终于被激活。在每个epoch开始前，验证者都会得到一份花名册。在这个花名册中，他会看到每个epoch，跟他的一些同行一起，他需要投票决定将哪些区块包含到一个slot中。在某些epoch，他看到他也有责任为slot提议区块，而其他人可以投票。

在每个epoch之前，信标链（使用特殊形式的随机数生成）的每个slot选择一个验证者来提议区块。

它也采用整个可用的验证者池，将他们分成每个epoch的slot数，然后进一步将其分成上述的组，也就是委员会。委员会可以将其选票汇总在一起。最后，对于每个epoch，每个验证者需要按照指示进行一次投票，并且如果被选中，则将需要提议一个区块。

回到我们的主角，验证者，我们发现他的生活相当单调。正如我提到的那样，他花了很多epoch询问信标链客户端在每个epoch前他需要做什么，之后再尝试去执行。然后每个epoch他需要去投票（也称为去证明或去确认），以使得其他人提议的区块被包括进来。考虑到所有的可用信息，它会真诚地执行操作。并且，通常来说，仅查看一个带有正确信息的提议区块是件简单任务。

时不时地会发生一些让人激动的事情，我们的验证者被选择去提议区块。一旦相应的slot出现，它就会从网络上查看可以看到的内容，上一个区块是什么（也称为网络头）以及可以看到在网络上等待被包含进区块中的验证。随后，它将所有这些信息打包进入一个新区块，然后将其发送到网络。

它收集到的信息越多发送越快，它可以收到的潜在奖励就越多，如果该区块被包含在规范链中的话。在提交该区块后，假定一切都正确，通过收到的证明数量，它会看到该区块在随后的区块中被其他同行验证。

在一个epoch结束之后，信标链还将ETH发放给正确履行职责的验证者。其中一些发给投票的人，更大部分发给提议区块的人。但是，如果没能正确完成任务，人们也会遭到罚款。更糟糕的是，如果验证者因为恶意行为，或因为技术困难，导致发生诸如在同一slot提议两个区块之类的事情，他们会被消减，这意味着会损失更多的资金且从链中被踢出。

区块链是一个个区块逐个构建起来的，通过使用最后一个可用区块作为父块，每个区块查看之前slot中的区块，将自己锚定到链上。不过，由于现实世界中的事情都不是童话，因此，诸如网络延迟之类的事情会导致产生很多问题，因为并不是所有的验证者都有相同的情况。延迟意味着一些验证者可以看到某些提议的区块，而其他人可能看不到。

为了解决这个问题，必须在验证者客户端中引入一个称为“分叉选择”的强大实体。其目的有点类似于法官。在每个slot，它会检查自己拥有的所有可用信息，并且如果考虑链的历史存在多种选择，它会尝试选择其中一个，选择回溯到构建时刻获得投票数最多的那个。这个机制可以确保它只有一个规范链，但它有个称为重组的副作用，可能在短期内对链进行重组。当重组发生时，奖励和惩罚也会发生改变，以反映新链的历史和履行的职责。

如果总验证者池中至少有三分之二的投票赞成同一区块代表一个epoch的开头，那么，该epoch被认为是链中的有效部分。

合理性提供一个合理的确定性，即是说，链不会通过重组而改变。为了确定链不会发生改变，当有一个连续的其他epoch已经被证明且建立在其上时，该epoch会被视为具有最终性。换言之，具有最终性的epoch是被已经证明的epoch，而其子epoch也是被证明的。

总的来说，这就是信标链验证者的旅程：

同步信标链客户端

发送32 ETH质押金到存储合约

启动验证者客户端

等待，直到质押存款被确认，且被添加进入验证者激活队列

运行并确保验证者客户端持续运行：

-对区块进行投票/证明，以使其包含到链上

-被要求时提议新区块

获得收益$$$

本文简要提及或忽略了以下主题，这些主题都需要用专门文章来阐述：

*随机数的生成—RANDAO

*分叉选择规则—Casper FFG

*最终性

*奖励和惩罚计算方法

*消减

*验证者生命周期，包括自愿和强制退出

*任何与Phase 1+相关的内容

*任何技术性的内容，例如BLS签名、SSZ编码或数据结构