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。
数据：Aave V3上线以太坊网络两天，获得超2700万美元存款:1月29日消息，根据官方网站数据，自周五上线以太坊主网后，Aave V3共吸引了2738万美元的存款和693万美元的贷款；目前Aave V3在Avalanche网络上的存款规模最高，约为5亿美元。值得注意的是，目前Aave V3以太坊网络借出最多的代币是稳定币BUSD、USDC 和 DAI。[2023/1/29 11:35:15]
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。
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：
Gemini创始人：以太坊2.0启动信标链是加密史上的分水岭:Gemini联合创始人Tyler?Winklevoss今日发推称，比特币占据了主流媒体的大部分头条，但最近任何人都在密切关注以太坊，因为以太坊2.0启动信标链。这是加密史上的分水岭，让升级开始吧。[2020/12/5 14:05:36]
?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。
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。
以太坊网络交易费已两周超过比特币交易费:Coin Metrics图表显示，截至6月21日上周日，以太坊区块链的交易费已在连续16天里超过比特币区块链的交易费。
bitinfocharts.com数据显示，本周一，比特币区块链的平均交易费为每笔交易1.14美元，以太坊网络的平均交易费约为每笔0.62美元。不过，目前纪录比特币交易费的网站数据各不相同。根据billfodl.com网站数据计算，目前下一个比特币区块的平均交易费用为0.76美元。（news.bitcoin）[2020/6/24]
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。
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：
动态 | 区块链公司Education Ecosystem加入企业以太坊联盟和Linux基金会:据Prnewswire消息，一家为专业发展构建Netflix的区块链公司Education Ecosystem今天宣布加入两家非营利组织：企业以太坊联盟（EEA）和Linux基金会。EEA的成员资格将允许教育生态系统与其他行业领导者合作，使用基于以太坊的技术来生成行业标准的开源区块链解决方案。Education Ecosystem加入Linux基金会作为银牌成员。[2018/9/25]
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。
声音 | BM否认故意攻击以太坊网络 称此段位太低:此前，以太坊研发人员认为EOS滥发通证故意拥堵以太坊网络，提高交易手续费至1美元。Dan Larimer在电报群里否认该指控，表示Block.one不会蠢到滥用自己的资源来攻击以太坊，因为“一个CryptoKitties游戏就能拥堵以太坊”；并且他认为这种手段太低端了，有“更聪明且更便宜高效的方法来攻破以太坊网络”。[2018/7/16]
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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