作者：NicLin，imTokenLabs资深区块链工程师
本文受众：区块链开发者
上一篇介绍了SafeHead机制，这一篇将介绍imToken尝试实践的SafeHead版本以及除了SafeHead之外能做的事，最后会介绍CasperFFG以及该怎么使用Checkpoint和SafeHead。
上一篇最后有提到SafeHead算法还没落地，虽然目前PoS运作都正常，但我们在imToken仍尝试设计出自己的SafeHead版本，希望在过渡期能获得比BlockConfirmationRule更可靠的区块参考，让使用者的体验比较不会受到网络波动所影响。
过渡期及SafeHead之外能做的事
imToken在尝试自己的SafeHead版本
目前的版本是由BlockConfirmationRule加上得票率的筛选，例如未来三个区块得票率都大于90%，或是未来四个区块得票率都大于70%。如此虽然比单纯BlockConfirmationRule还可靠，但只单纯看未来X个区块存在无法反映实时投票率变化的缺点。未来还需要更多的迭代和改进。
那除了SafeHead，还有什么是现在我们能做的呢？
监控区块及epoch投票率
PoS的优点之一是我们能透过观察投票状况来提前察觉网络是否有问题、攻击是否正在发生等等，能够有一个监控系统来监测可以让我们提前做出反应，不管是送出警报、拉高SafeHead门槛，或是将SafeHead设回一个更保守的区块。
CoinList将为通过治理决定以太坊GasLimit的协议EGL提供质押支持:7月23日消息，通过治理决定以太坊GasLimit的协议EthereumEagle（EGL）宣布，CoinList将为其将在8月7日开启的创世活动提供质押支持，具体来说，CoinList将从7月27日开始收集要质押的ETH，在EGL创世活动开启时CoinList会将ETH抵押到合约来参与创世活动。CoinList计划在EGL创世活动开启的第一笔交易中质押1000枚ETH，以及在最后一笔交易中质押最多1.4万枚ETH。
此前报道，EthereumEagle（EGL）将于8月7日开启创世，当协议内被质押5000万美元的ETH或直到8月13日，创世活动将结束。创世结束后，EGL团队将使用7.5亿个EGL匹配给创世的所有ETH，并部署至Balancer的资金池中。后续用户可以收到该Balancer资金池的流动性代币凭证BPT（LPToken）。[2021/7/23 1:11:52]
而这些都只需要算出区块投票率即可，也就是第一篇提到的步骤
查询新的区块并记录区块，包含分叉链的区块也要能查询得到获取区块里的Attestation并记录Attestation针对每个区块，搜寻所有Attestation.beaconBlockRoot==Block.blockRoot的Attestation，去掉重复的Validator得出该区块得票数算出每一个slot的总Validator数量，除上得票数，算出得票率注：计算epoch投票率会在第三步和区块投票率不太一样，在后面会再补充解释。
数据：以太坊上DeFi协议总锁仓量765.6亿美元，环比下降2.04%:据欧科云链OKLink数据显示，截至今日16时，以太坊上DeFi协议总锁仓量约合765.6亿美元，环比下降2.04%。
其中锁仓量排名前三的协议分别是Compound?84.9亿美元(-2.4%)，WBTC?82.8亿美元(-6.23%)以及Maker?78.1亿美元(-7.68%)。[2021/4/20 20:40:25]
其中第二步、第三步及第四步在实践上有一些需要注意的地方：
第二步：获取区块里的Attestation
同一个slot且同一个committee的Validator所产生的Attestation不会总是被完美合并成一个，所以会常常出现同一个slot同一个committee的Validator的Attestation在不同区块被收录。如果你透过beaconcha.in来查询一个区块的话，你会看到投给它的Attestation分散在不同区块，以区块4835000为例，你可以看到虽然大多数的committee的Attestation都在下一个slot4835001被收录，但仍有些投票是在后面的slot才被收录：
?Committee10其中一个Validator的Attestation在slot4835010才被收录
所以在资料库里要唯一识别「同一个slot且同一个committee的Validator所产生的Attestation」会有点麻烦，要不(1)遇到同样的Attestation但在不同区块收录时，将Validator合并起来，但如此就没办法呈现像上图那样的资讯，也分辨不出合并过哪些Attestation；要不(2)用Attestation被收录的区块号码及Attestation被收录的排序来识别Attestation，如此就能分得出同样的Attestation在不同区块被收录的情况。
以太坊开发者：ETH 2.0下一步是升级和节点分布多样化:2月11日消息，以太坊基金会研究员及开发者Danny Ryan在播客节目中表示，12月初活ETH 2.0主网成功激不是惊喜而是解脱。很有信心且看到主网发展顺利非常棒。与我们发布的一些测试网相比，信标链变得越来越好，主网的推出比任何一个都要成功。与此同时，Danny Ryan表示，在接下来的几个月里，他希望在Eth 2.0上看到一些修正、调整和改进。经过今年年中的升级，验证节点用于连接到网络的软件客户端的分布将会更加多样化。看起来网络上50%的节点都是Prysm，这并不是我们想要的结果，而当前以太坊2.0已经有四个非常棒的客户端。注：Danny Ryan提到的升级是指此前1月27日公布的ETH2.0预计将于年中进行一次小规模网络升级。（CoinDesk）[2021/2/11 19:32:56]
区块4835000收录的65个Attestation中的第一个Attestation
第三步：AggregationBits
每个Attestation会有一项叫做AggregationBits，这是一个bit阵列，用来记录这个Attestation是由committee中的哪几个Validator的Attestation所合并而来。
以slot4823390的区块里所含的第一个Attestation为例，其CommitteeIndex为42，代表这个Attestation是由committee42的Validator的Attestation所合并而成。另外其AggregationBits为214个bits，其中只有4个bit是1，代表这个Attestation是由committee42一共214个Validator中第28、第58、第84及第147位Validator的Attestation所合并而成。
声音 | 美国著名作家：以太坊是一个机构:据trustnodes报道，在70年代代码革命中发挥了作用，推广了个人电脑术语的美国著名作家Stwart Brand在Devcon大会上表示，以太坊是一个机构，而机构是人类在事物上合作的方式。[2018/11/3]
这四位Validator的编号分别是218385、32675、220759及323143
另外需要注意的是你从节点要回来的Attestation，里面的AggregationBits会是经过SSZ编码过后的值，不是你在上图中看到的格式，所以需要自己先用SSZ解码。以下是解码上面这个Attestation的AggregationBits的范例：
import{BitArray,BitListType}from"//DeserializebytearraytobitlistwithSSZlibraryconstCommitteeBits=newBitListType(byteArraySize*8)constaggregationBitList=??????CommitteeBits.deserialize(byteArray)????????.toBoolArray()????????.map((v)=>(v?1:0))
第四步：算出Slot的Validator数量
实际上要获取每一个slot确切的Validator数量会需要用eth/v1/beacon/states/{slot}/committees这个API，回传的资料会包含该slot每一个committee所有的Validator的编号，加总所有committee的Validator数量就能得到该slot确切的Validator数量。但如果不要求精准的话其实也可以直接将当前Validator总数除以32个slot。
以太坊最高涨至738美元 涨幅达25%:根据火币pro数据显示，25日凌晨3点15分以太坊（ETH）价格从低位590美元位置开始上涨，早间8点45分ETH价格最高涨至738美元，涨幅达25%，随后价格小幅回落，现价格收于728美元。[2017/12/26]
计算epoch投票率
前面有提到epoch投票率和区块投票率在计算上不太一样。计算区块得票率时，要找的是投给该区块的Attestation，也就是Attestation.beaconBlockRoot==Block.blockRoot，但epoch的投票目标则会是epoch第一个区块的blockRoot。
计算epoch得票数：搜寻所有Attestation.epochTargetRoot==getEpochFirstBlock(epoch).blockRoot的Attestation，去掉重复的Validator得出该epoch得票数。
epoch总投票数则是加总该epoch每个slot的Validator数量，再除上得票数即能得到epoch得票率。
注：如果epoch第一个slot是空区块，则往前从过去的slot中找到最近一个非空区块。
Epoch10第一个区块是空区块，则投给epoch10的票要填入epoch9最后一个区块
第一篇及以上部分算是介绍完了SafeHead的机制，最后这边再搭配CasperFFG的介绍，让DApp开发者或使用者能知道如何来利用这两个工具。
CasperFFG
CasperFFG是以epoch为单位的共识机制，一个epoch要先获得超过2/3Validator投票成为JustifiedCheckpoint，接着再获得一次超过2/3投票才会变成FinalizedCheckpoint。
JustifiedCheckpoint
一个epoch要变成Justified最快要经过一轮的投票，也就是一个epoch，6.4分钟。但变成Justified后还不代表是真的安全的，攻击者还是能让两条分叉链上的epoch轮流变成Justified，导致一直没有新的epoch能变成Finalized。虽然新的区块还是会一直被propose出来，但从CasperFFG的角度来看，共识机制基本上停摆了，即共识机制的liveness被破坏。
不过要能攻击成功需要攻击者占有一定的Validator数量，以及网络要出现问题导致Validator的投票无法实时传递到网络的另一端。
更多介绍可以参考BouncingAttack。
FinalizedCheckpoint
一个epoch要变成Finalized最快要经过两轮的投票，也就是两个epoch，12.8分钟。虽然比较久但是安全非常非常多，攻击者要能成功让两条分叉链上的epoch被Finalized不只需要攻击者占有超过1/3的Validator，以及网络出现问题，攻击者在事后更会被slash至少1/3的Validator，1/3Validator抵押的Ether目前约等价于72亿美元。这样的攻击破坏的是共识机制的安全性。
要怎么使用Checkpoints及SafeHead？
用Checkpoint来当作Finality
在PoW里，每个DApp都只能自己主观预估一个BlockConfirmationNumber来确保Finality，但在PoS里，协议本身就提供一个客观的Finality，虽然等待的时间可能比BlockConfirmationRule还久，但安全性会远胜于BlockConfirmationRule。
当你在查询某个链上状态时，你可以透过指定BlockTag为finalized，节点就会回传给你FinalizedCheckpoint那当下的状态：
awaitprovider.getBalance("vitalik.eth","finalized")
用SafeHead呈现即时资讯
DApp需要Finality的话可以使用Checkpoint，那在平时前端显示画面给使用者时，数据要参考什么时间点的呢？总不可能显示久久才更新一次的Checkpoint时间点的信息吧？
在PoW中DApp都是拉latest区块的资讯来显示，也就是节点看到的最新区块。但PoS中latest区块不再那么可靠，这时就可以用safe区块的信息来显示，虽然会延迟四秒，但是比latest区块可靠许多。
参考资料
BalancingAttack:LMDEdition-Consensus-EthereumResearchAnalysisofbouncingattackonFFG-Proof-of-Stake-EthereumResearchUpgradingEthereum|OnePageAnnotatedSpecEthBeaconNodeAPIv2.3.0-Eth2Specv1.1.0OAS3https://beaconcha.in@chainsafe/ssz-npm特别感谢Chih-ChengLiang，Chang-WuChen，StevenWu和doublespending校对本文并提供改进建议。
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