来源:证明者. io

作者:吉姆·麦克唐纳

理解验证器的生命周期

以太坊2.0使用权利证明来确保其网络安全。被称为“验证者”的计算机进程将对下一个要打包的块进行投票(以下简称“见证”)，它们还将提议对自己的块进行打包。然而，验证者不仅仅处于“开”和“关”的状态:他们将在其生命周期中经历一系列的事务。本文将深入分析验证器的生命周期，展示在每个状态和状态转换时发生了什么，是什么触发了状态转换，以及每个状态转换所需的时间(注1)。

时间的象征

在以太坊2.0中，时间通常以历元为单位，一个历元包括384秒，大约是6.5分钟。为了便于理解，以这种方式测量的时间被粗略地翻译成分钟、小时和天，并在相应的脚注中附有可用的准确信息。

生命周期概述

在进入细节之前，让我们看一下验证器的生命周期概述以及用于描述其不同状态的术语。

图表1:验证者生命周期概述

以下是状态标签:

存入& # 8211；存款协议已被以太坊)1.0网络接受。

待处理& # 8211；存款协议已被以太坊)2.0网络接受。

主动& # 8211；验证者正在见证和建议区块。

辞职& # 8211；验证程序正在挂起见证服务器并建议阻塞。

没收& # 8211；验证者被发现作弊，正在暂停证人资格并提出阻止。

退出& # 8211；验证者不再参与见证。

还定义了一个元状态:witness，即所有验证者都要参与见证并提出该块的状态(活动、退出、被罚款)。这个状态很重要，因为当验证者处于这些状态时，他需要访问以太坊(Ethereum)2.0网络以与他的职责保持同步，以免受到惩罚。

图2:见证的元状态

定义了这些状态之后，就该详细分析每个状态以及它们之间的事务了。

存款状态

存款接受协议是验证者生命周期的开始。接受发生在以太坊1.0链上，因为那是验证者的钱的来源。此时以太坊2.0的连锁并不知晓这笔存款。

验证者将在这种存款状态下停留约7.5小时(注2)，以确保没有链重组会影响以太坊1.0交易，并可能使存款协议无效。之后，验证器将进入挂起状态(注3)。

图表3:从存放状态到就绪状态的转换

未决状态

一旦这个存款在以太坊1.0的链条中存在了很长时间，就会被添加到以太坊2.0的链条中。这标志着这个验证器已经被以太坊)2.0官方认可。如果至少存储了32个ETH(注释4)，则验证者将准备好开始见证。

准备中的验证器将被放入一个队列中:以太坊)2.0只允许少量的验证器一次启动或停止验证(注5)，以保证验证器集合的稳定性。如果队列是空，准备中的验证器将在大约25分钟后激活(注6):如果这是一个非常繁忙的时期，可能需要几天甚至几周时间才能激活验证器。但是一旦验证器从等待队列中出来，它就变成活动的。

图表4:从就绪状态到活动状态的转换

活动状态

验证者应该在活跃的状态中度过他们的主要生命周期。活跃的验证者将以6分钟一次的频率参与当时的见证，偶尔会有提议区块链的工作(注7)。验证器将保持活动状态，直到发生以下情况之一:

验证者因在需要参与见证时未能履行职责而受到处罚，导致基金跌破16 ETH。

用户通过发送适当的交易请求停止验证(该交易不能在验证者激活的前9天内启动)。

验证者被证明在作弊。

在前两种情况下，将验证者添加到想要停止验证的验证者队列中(即将离开活动状态的验证者数量是有限的，就像即将进入活动状态的验证者一样，几分钟只有一个)。

图5:从活动状态到退出状态的转换

在第三种情况下，验证者被添加到被发现作弊要被惩罚的验证者的队列中。

图表6:从活动状态到没收状态的转变

请注意，通过发送包含相同验证者信息的额外存款协议，可以向活跃验证者充值额外的ETH(请始终记住，有效余额不能超过32个ETH)。这有助于避免验证者的资金低于16 eths并被添加到退出队列的情况。

退出的状态。

当网络的现有验证者表示有意停止验证时，无论是自愿还是非自愿，他都不会立即这样做，而是进入退出状态，继续像过去那样积极地参与见证和提议。这确保了网络的稳定性，并避免了验证者决定离开并立即停止履行其职责的情况。

类似于当验证者想要从就绪状态变为活动状态时，想要离开的验证者必须进入一个队列，在该队列中一次只能有几个人通过。与加入类似，处于退出状态的时间取决于队列中验证者的数量。

图7:从退出到退出状态的转换

削减状态

被发现作弊的验证者将立即受到联邦贸易局的处罚，该处罚将从余额中扣除。然后他会在惩罚中进入一个队列，类似于撤回中的队列，但是会被标记为需要追加惩罚，我们会在下一个“撤回”状态讨论这个问题。

图8:从没收到撤销的过渡

一个验证者退出的时候甚至退出之后(但是在他能拿回自己的资金之前)都有可能被没收。这样就避免了这种情况:作弊之后，验证者在自己的作弊行为通过常规退出机制被发现之前退出，从而逃脱惩罚。这导致了稍微复杂一点的状态模型。

图表9:扩大没收条件

激发状态

当一个检验者到了退休状态，他就正式完成了他的使命。他不再需要参与见证或提出区块，也不再需要拥有以太坊2.0链的状态信息。

退出后，在资金可以从验证者转移之前，有大约1天的最终延迟(注8)。但是，如果验证者被标记为通过惩罚状态，他将遭受两次额外的惩罚。

首先，在退休状态下转移资金需要更长的时间，为36天(注9)。第二，在这36天的中间，他会遭受进一步的扣款，扣款的多少取决于验证者被发现作弊前18天被罚款的验证者人数和验证者被发现作弊后18天被罚款的验证者人数。下图显示了验证者的有效平衡损失(注释10)的总百分比。

图表10:大约在同一时间，被没收的有效余额和被没收的网络没收者数量之间的百分比比较。

一旦36天期满，被没收的核查人员的剩余资金可以转移。

从生命周期图中可以看出，退出的验证者不能再通过任何机制重新进入活动状态。也就是说，一旦验证者退出，他的资金将保持休眠状态，直到他们被转移。注意，以太坊2.0的0阶段不能转账& # 8211；撤回的验证者的所有资金将保留在验证者中，直到引入资金转移操作。缺少转账操作的原因是缺少可以转账ETH的用户账号。

延长验证生命周期

考虑所有上述信息将带来一个更全面的生命周期图片的验证。

图11:扩展的验证器生命周期

了解不同状态之间的转换所需的条件和时间，对于保证以太坊2.0质押基础设施的成功运行非常重要。从最初的存款到资金的提出，生命周期显示了每个状态下可能发生的事情，并清楚地解释了验证者在任何时候的行为。

脚注

脚注1:值得注意的是，以太坊2.0并没有设置明确的状态机制；换句话说，国家的名称是作者为了便于理解而提出的。

脚注2:1024块以太坊1.0加32个以太坊2.0的纪元。

脚注3:这假设存款协议需要一个完整的32 ETH。如果存款协议小于该阈值，验证者将保持在存款状态，直到更多的存款协议将验证者的余额增加到至少32 ETH。

脚注4:如果没有，可以添加另一笔存款，以将验证者的余额增加到该金额。

脚注5:每个历元为(主动 撤回 没收验证者)/65536，最小值为4。

脚注6: 4纪元。

脚注7:每个历元中的一个验证者只能见证一次，每个槽中只有一个指定的验证者履行提议者的职责。

脚注8: 256纪元

脚注9: 8192纪元

脚注10:注意，因为最大惩罚可以达到有效余额的100%，所以无论验证者的真实余额是多少，验证者的最大惩罚永远不会超过32 eths。

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