《以太坊白皮书》解读4：以太坊的他者

改进的 GHOST 协议的实现

“Greedy Heaviest Observed Subtree”(GHOST) 协议是 Yonatan Sompolinsky 和 ​​Aviv Zohar 于 2013 年 12 月推出的一项创新。 Ghost Protocol 提出的动机是目前快速确认的区块链由于区块失效率高，安全性低。

事实上，一个区块被广播到全网是需要时间的。 如果矿工A挖出一个区块，在广播给全网确认之前，矿工B又挖出一个区块，矿工B的区块将作废。 （其中必须包含重复的交易）。

这也会带来中心化的问题。 矿工A算力强，矿工B算力弱。 那么在高失效率的情况下，A的出块率会比B高。

解决方案是引入叔块的概念。 在计算工作量证明时，不仅包括当前块的祖先块和父块，还包括祖先块的无效后代块（在以太坊术语中称为“叔块”），并将它们综合考虑。 但这只是下到第五层，也就是简化版的幽灵协议。 也就是说，过时区块只能被其父母的二代至五代后代用作叔块，而不能被更远亲的后代使用。

以太坊将 87.5% 的奖励支付给有助于确认新区块为“叔块”的废块，将它们纳入计算的“侄子块”将获得 12.5% 的奖励。 但是，交易手续费不会奖励给叔块。

费用

交易手续费的作用是防止资源被滥用。

比特币使用的默认方法是纯粹自愿的交易费用，依靠矿工充当看门人并设置动态最低费用。 由于这种方法是“基于市场的”，允许矿工和交易发送者根据供需来设定价格，因此这种方法已被比特币社区广泛接受。

但有一个问题。 交易中的大部分费用不是由矿工产生的，而是由其他第三方产生的。 因此容易出现“公地悲剧（Tragedy of the commons）”。

公地作为一种资源或财产，拥有多个所有者，每个所有者都有权使用它，但无权阻止他人使用它，每个人都倾向于过度使用，从而耗尽资源。 过度采伐的森林、过度开发的渔业资源、污染的河流和空气都是“公地悲剧”的典型例子。 之所以称为悲剧，是因为所有相关人员都知道资源会因过度使用而枯竭，但每个人都感到无力阻止情况继续恶化。 而且，他们都抱着“及时获利”的心态以太坊早期挖矿产出，加剧事态的恶化。 由于产权难以界定，公共物品被竞争性过度使用或占用是必然结果。 这一概念常用于区域经济学、跨境资源管理等学术领域。 （来自百度百科）

该问题的解决方案是建立一个浮动上限：任何块都不能包含比 BLK_LIMIT_FACTOR 乘以长期指数移动平均线更多的操作。 BLK_LIMIT_FACTOR 和 EMA_FACTOR 是目前设置为 65536 和 1.5 的常量，但可能会在更深入的分析后进行调整。

计算和图灵完整性

图灵完备性意味着 EVM 代码可以实现任何可以想象的计算，包括无限循环。 循环的方法是使用JUMP指令让程序跳回到代码前面的某个地方，合约可以调用其他合约，通过递归实现循环。 潜在的。

但是循环的问题是，会是一个无法停止的死循环吗？ 以太坊的解决方案是通过设置每笔交易执行的最大计算步数来解决问题。 如果超过，计算将恢复原状，但仍需支付费用。

具体来说是：

1. 即使死循环导致gas耗尽，恶意发起者也必须支付交易手续费。

2. 发起者需要指定startgas和限制可执行步数，让矿工提前知道计算会消耗太多步数。

3.合约只执行一步。 如果恶意中止，合约执行部分将回滚到原来的状态。

4、图灵完备性可以通过设置最大可执行步数来避免逻辑炸弹。 与图灵不完备性相比，图灵完备性更灵活，更易于管理。

货币和发行

以太坊扮演着双重角色，为各种数字资产交易提供主要的流动性，更重要的是提供支付交易手续费的机制。

以太面值：

1：很好

10^12：萨博萨博

10^15：芬尼芬尼

10^18：以太以太

发布方式：

释放期间，每个BTC兑换1337-2000个以太币； 0.099x属于早期贡献者（x为发行总量），0.099x用于研发费用； 上线后每年会有0.26x（x为发行总量）被矿工挖出。

问题细目

估计每年都有一个相对固定的ETH损失率，所以一般来说，ETH供应量的增长率和比特币一样，从长远来看是趋于零的。

以太坊长期供应增长率

挖矿去中心化

以太坊的挖矿是每1000个随机数随机生成一个唯一哈希值的函数。 它使用足够宽的计算域来消除专用硬件的优势。 以太坊还设计了挖矿需要访问整个区块链，迫使矿工存储完整的区块链或至少能够验证每笔交易。 这也有助于通过增加网络中的全节点数量来抵抗中心化。

可扩展性

太大的区块链会导致中心化。 例如以太坊早期挖矿产出，如果区块链大小增加到 100TB，可能的情况是只有极少数大商家会运行全节点，而普通用户使用轻型 SPV 节点。

以太坊的策略：

1、矿工必须是全节点，以保证全节点数量。

2. 区块链包含每个轻节点交易的中间状态树的根。 只要有诚实节点，就可以通过验证协议避免中心化。 不正确的区块状态和格式会产生问题，验证节点会和帕特里夏树节点的子集一起验证，避免恶意欺骗。

3. 恶意矿工发布不完整的区块进行攻击，导致判断区块是否正确的信息不足。 解决方案是挑战-响应协议。 当验证节点发起挑战时，轻节点将取消对该区块的信任，直到矿工节点或验证节点宣布该区块正确为止。

结尾

参考内容：

《以太坊白皮书》