「我們前面一直談到驗證者，但一直沒講他們是怎麼運作的」特務 K 問。

他整理了一下我們目前談到的事：

• 驗證者把交易打包到區塊
• 驗證者會從交易收受優先費

但怎麼成為一個驗證者呢？我們前面操作節點沒操作到。

小雨思考了一下，的確他還沒機會提到驗證者。在準備跑驗證者節點這個大工程之前，也許可以先來看個儀表板。

https://beaconcha.in/ 也是一個 開源 的儀表板，專注在提供共識層上面的資訊。

共識層與押金制

「在進入儀表版前，我們可以先簡單介紹共識層的功能和角色嗎？」特務 K 問。

「當然可以，共識層的目的，就是讓讓整個點對點網路自動做出決定，讓一段時間以前的資料都敲定下來，不會再動了。」小雨說。

小雨話講得簡單，但背後有些細節。

首先我們知道決定區塊鏈的鏈頭，就能決定那條鏈代表的全域狀態。這個推理是這樣：因為鏈頭有個欄位，是前一個區塊的雜湊值，代表鏈頭能鎖定前一個區塊。而前一個區塊也能以通樣的道理鎖住更前一個區塊。以此類推，決定了鏈頭就決定了過去區塊的歷史。而過去區塊的歷史也唯一決定了過去交易的排序。決定過去交易的歷史，現在的全域狀態就決定了。

再者，要在點對點網路決定這個鏈頭，有點困難。這是因為在點對點網路中，可能同時會有互相競爭的鏈頭。我們列一個可能的情境：

• 假設已經分配好哪個驗證者應該在哪個時段，負責產出區塊。
• 驗證者 A 被分配到產出現在這個時段的區塊。驗證者 B 下一個時段。
• 但有可能 A 因故沒有上線，或網路線路速度因素，A 產出的區塊 a 沒有及時廣播到其他的節點。
• B 因為沒看到 A 的區塊，直接出了一個區塊 b，並標記前一個時段沒區塊。 範例
• 這時一個全節點同時看到 a 和 b ，該選誰？

因此，我們需要有些規則來選 a 或 b 。節點們可能可以在幾十秒內對 a 或 b 有所分歧，但幾小時後總得全部認同其中一個。要達到那樣，得要驗證者對 a 或 b 投票。

但驗證者並非都是好人。壞人可能亂投票，目的是故意讓點對點網路無法達成共識，有些節點認為 a 是鏈頭，有些認為 b 是鏈頭。有些覺得你有花了一筆錢，有些覺得你沒有。

點對點網路至此，已經可以算是被破壞掉了。

「以太坊怎麼處理壞人呢？」特務 K 問。

「這就是為什麼要押金制了，驗證者抵押一筆鏈上資產，系統偵測到惡意行為時可以沒收資產作為逞罰」小雨說「這樣讓攻擊是需要付出成本的。」

惡意行為的樣態有很多種，不一定每種都能懲罰，以太坊區分了兩種：

• 可歸責行為：
  • 行為：驗證者做出破壞共識的惡意投票。
  • 判斷：投票的簽章和內容可以程式判斷決定懲罰與否。
  • 懲罰：可以重罰，沒收大部分押金
• 不可歸責行為：
  • 行為：
    • 缺席：驗證者離線。有可能是系統故障，或惡意離線
    • 被排擠：或其送出的訊息被其他節點完全拋棄，效果同離線。
  • 判斷：沒辦法程式分辨惡意與否
  • 懲罰：微小但隨時間加重的離線懲罰

儀表板

兩人翻開了 beaconcha.in 網站，映入眼簾的是一組標題般的數字：

Epoch               390,645 / 390,642
Current Slot               12,500,666

Active Validators           1,069,462
Joining / Leaving     830K / 860K ETH

Staked ETH             35,709,300 ETH
Average Balance             33.45 ETH

時間

第一組數字和時間有關。以太坊的押金制，把時區分為較短的 出塊期（Slot） 與較長的 計票期（Epoch）。

• 出塊期
  • 目的：產出區塊的時間。
  • 設計考量：區塊要有足夠的時間廣播到其他節點，或全世界。
  • 長度： 12 秒
• 計票期
  • 目的：蒐集簽章與計票。產出下一個敲定檢查點的時間。
  • 設計考量：
    • 時間長度、最低押金、驗證者總數相互取捨。
    • 時間越長：可以蒐集更多票、容納更多驗證者，但敲定越慢
    • 最低押金：越低讓成為驗證者更容易，有助去中心化。越高可以減少驗證者，減少集章壓力。
    • 驗證者總數：越高越去中心化，但更多簽章需要蒐集。
  • 長度：定義為 32 個出塊期，相當於 6 分鐘 24 秒。

在儀表板的計票期可以看到兩個數字。左邊的是當下所屬的計票期，右邊的是 敲定（Finalized） 的計票期。

中間會有 準敲定（Justified） 的計票期。

「每個出塊期是精確的 12 秒，那我可以推估信標鏈創世區塊的時間？」特務 K 問。

「對的，是 2020 年 12 月 1 號的 12:00:23 UTC 那個命中註定的時刻」小雨回答。

這個時間點，可以在儀表板中的 第零個區塊 看到。

「其他的數字看起來都很合理，但為什麼那個時間不是整點，而是有 23 秒呢？」

「因為信標鏈創世區塊的產生條件，是在當時算力制的主鏈在整點之後產生的第一個區塊」小雨說「算力制的區塊產出時間沒辦法精確控制，算力制的遺緒因此以那 23 秒的方式一併帶入了無盡的未來之中。」

嫻熟升級歷史的 Ben Edgington 對這段關鍵時刻 有些記載 。

驗證者

第二組數字和驗證者有關。

「怎麼樣叫一個驗證者呢？你應該沒辦法數人頭對吧？」特務 K 問。

「沒錯！所以要成為『一個』驗證者，必須到存款合約先抵押 32 ETH 的押金，並註冊一把 BLS 公鑰」小雨回答「所以一把公鑰算一個驗證者。」

「BLS 是什麼呢？」

「BLS 是一種聚合簽章機制，他是以太坊押金制能容納眾多驗證者的關鍵，多個驗證者的簽章能被聚集成一個，減少資料傳輸和驗章負擔」小雨說「但名字的來源是三個論文作者的姓氏字首。」

兩人注意到，上線驗證者（Active Validators） 約有 100 萬人。

「為什麼要特別說他是上線的驗證者呢？」

「因為驗證者可能剛押完金，還在排隊等上線，或是正在等提款」小雨說「有另外一篇 鐵人文章 有講驗證者的生命週期。」

兩人注意到，大量的驗證者正在排隊等上線以及排隊等提款。以前這個隊伍是數一次有幾個驗證者能經過，但在今年五月的 Pectra 升級之後，變成隊伍的限制是以金額計算的。

押金

最後一組數字則和押金有關。

Staked ETH 顯示總抵押金額為三千五百萬的以太幣。以一顆 4200 美元，一美元 30 台幣換算，大概是 4.5 兆新台幣。台灣 2024 GDP 大概是 25 兆新台幣。

小雨希望他沒多算或少算一些零。

「這麼龐大的一筆金額抵押在區塊鏈上，蠻嚇人的」特務 K 評論。

最後一筆數字是平均餘額：33.45 ETH 。

「每個驗證者雖然抵押 32 ETH ，但因為正確的投票、出塊行為皆有獎勵，所以平均餘額會比 32 ETH 多些」小雨說。