本文《为什么随机数、节点轮换以及激励对安全性扩容至关重要》是两篇系列文章中的第二篇。您可以点击此处查看第一部分。

验证节点的职责

SKALE网络验证节点中的节点核心在调节网络方面承担着主要工作——除了围绕侧链和子链自主验证以外,每个节点还会收集和上传数据,保持网络的诚实和日常运行。网络中的每个节点都在不断地监视一组随机的24个节点,收集它们的数据并读取运行日志。节点核心将对其他每个节点进行评分,监视它们的正常运行时间、延迟、性能和其他指标,然后根据是否满足某些阈值进行评分。这个功能称为SKALE SLA。

节点将这些指标提交到主网上的一个负责混合、处理和整合这些指标的合约,来清晰获知网络和节点健康状况。如果一个节点被评级为“表现良好”,它就可以从奖励池中获得奖励。如果一个节点表现不佳或行为恶劣,它就会被打上标记并从网络中踢出。如果属于后者,即节点存在疑似欺诈、被黑客攻击或其他恶意行为,则会启动一个审查过程,最终可能导致它的质押被罚没。

举例来说,如果网络中有1,000个节点,并且都表现良好,那么它们每个月都能从奖励池中获得奖励。验证节点获得的收益不一定是平均的,还要考虑一个加减因子(取决于某个节点在网络中质押的时间长短)。例如,绑定12个月的节点的百分比收益会略大于绑定3或6个月的。

网络中的节点核心对其他节点的性能进行分析与评分

验证节点进行质押的重要性

如前所述,每个参与到网络中的验证节点都要质押一定数量的SKALE代币。这个约束在确保网络安全方面起着重要的作用。最初质押的数量约为10万美元等值的代币。这些质押会放在以太坊主网,作为信任网络的一个衡量标准,以及对作恶者的追索权。

例如,如果某个节点尝试进行双花(double spend)但被系统抓获了,违规节点的质押将被没收到托管程序(本质上它充当了一个惩罚箱)。在网络上线后的第一年,验证节点组成的审查委员会将投票决定它是否违规。如果最终决定是肯定的,该验证节点就会失去其质押的代币,这部分代币就会被销毁或者留在惩罚箱中。

网络治理主体

SKALE网络的治理主体是N.O.D.E.基金会。该基金会监督评审程序并控制着操作流程。最初的小组将由大约10个验证节点组成,(该状态会一直持续)直到评审流程部分或全部自动化。在评审期间,小组的每个成员都能够查看代码、日志文件、交易流程和其他数据,以此确定节点是否有不当行为。N.O.D.E.基金会认为验证节点在政策制定中扮演主要角色非常重要。与验证节点在网络受到约束相对应的是,在保护网络安全和维护网络完整性的同时,它们会获得丰厚的奖励。

网络强度与代币网络效应

在一个去中心化、开放的系统中,始终存在着分叉合约和协议的可能性。但即使别人复制了SKALE协议,他们也无法获得网络的优势以及节点的数量。运行于SKALE网络外部的区块链,其安全性远远不如SKALE网络内部的区块链。网络外部的区块链无法轮换随机节点,意味着它们很类似当前的第2层解决方案——使用少量静态和不变的验证节点。

在这类固定验证节点的模型中,恶意参与者只需要拉拢某个区块链2/3的节点(通常为几个或十来个)。但在SKALE网络中,为了将2/3恶意节点安插到某个区块链中,作恶者需要控制整个网络节点的2/3。考虑到SKALE网络预期的节点数量,该数目将非常庞大。

在一个联合验证模型中,攻击的成本要大得多;而攻击成本越高,网络就越安全;网络越安全,则越有价值。因此,联合验证模型有可能为代币创建网络效应。开发者随时可以在SKALE网络外部分叉/运行侧链,但他们无法捕获该模型的全部价值——随着网络的增长,这个模型会变得越来越安全。

关于分叉的思考
你可以复制某个协议的代码。但你无法获得它的参与人员、取舍、业务关系、整合、合作关系、锁定的资本、品牌建设和客户服务分开。完全复制的成本是巨大的。
-- Richard Burton(推特账号@ricburton),早期以太坊开发者和社区领袖

理论 vs 实际

去中心化社区基于密码学,以理论分析为荣,尤其是在网络模型和协议方面。这种学术上的严谨在验证各种方案和找到可行的去中心化解决方案方面非常重要。这种理论分析同样应用于第2层解决方案。对很多第2层解决方案存在着一个常见的批评,就是它们容易受到验证层的操纵。这种观点认为,验证节点之间容易形成拉帮结派或相互串通,埋下了矿工逐利、双花和其他恶意行为的隐患。

这些批评并非毫无根据,因为小型的验证节点集合会带来巨大的安全风险。对于SKALE网络,理论分析往往低估了联合验证模型的优势及其强大的网络经济。基于静态验证节点集的模型忽视了随机性和轮换的显著优势,特别是它抵抗合谋的威力。足够多的验证节点,加上随机选择和频繁轮换,使得贿赂和勾结极为困难。最后再加上高额的质押条件、可靠的验证节点奖励和一组经过严格审查的验证节点,节点相互勾结的概率会进一步下降。

在理论上,如果大于或等于51%的矿工决定相互勾结,进行双花或采取其他恶意行为,以太坊就会陷入危险。相比之下,SKALE的共识算法将双花的阈值提高到了67%(大于其他项目停止共识的33%)。此外,与其他第二层解决方案相比,大数定律和适当的经济激励措施将SKALE联合验证模型的风险降到了最低。

另一种视角看SKALE模型

有人认为SKALE网络是一个结合了复杂调配机制的支付系统——它们都服务于弹性区块链网络。SKALE协议和SKALE代币让这种“具备激励的事务处理”独特组合成为可能。
表面看来,SKALE网络提供了多种规格、存储选项和其他高级功能的区块链,但实际上它是调配和支付的一种独特组合。验证节点和用户在主网上的质押,再结合节点核心和主网合约的交互,创建了一个服务于海量侧链的健壮安全框架。

总结

即使公链的性能得到了扩展——最具代表性的要数以太坊2.0——但还是需要有效的可扩展性解决方案来强化公有链性能并提供附加功能。即使复杂度或吞吐量很小的去中心化应用程序也需要弹性区块链和侧链提供的性能和灵活性。

因此,第2层解决方案不仅要能够与公有链无缝连接,还要提供一个高效、可扩展和抵抗勾结的验证节点和安全模型。SKALE网络在创建之初就考虑到了这些功能——通过随机选择节点、轮换节点和适当的网络经济来实现高性能和可靠的交易方案。

这种结合了随机性、轮换和优化的网络经济是一个扩展以太坊的有效模型。它不仅为实现和扩展去中心化应用创造了一个更好的环境,还为不断扩展的应用场景打开了可能性——从游戏和分布式金融到批量化生产和媒体应用,以及其他众多场景。

关于SKALE网络

SKALE网络是一种弹性区块链网络协议,同时也是SKALE Labs的创造者。其愿景是让创建运行全状态智能合约的低成本、高性能侧链更简单快捷。SKALE网络旨在不牺牲安全性或去中心化的前提下,为开发者提供快速与功能的高效体验。您可以在电报、推特和Discord上关注我们,访问SKALE网站和查看开发者文档了解更多信息。

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