Bloki

Bloki są zestawami transakcji z kryptograficznym hashem poprzedniego bloku w łańcuchu. Łączy to bloki razem (w łańcuch), ponieważ hashe są kryptograficznymi pochodnymi z danych bloku. Zapobiega to oszustwom, ponieważ pojedyncza zmiana w dowolnym, historycznym bloku unieważniłaby wszystkie bloki następujące po nim, gdyż zmianie uległyby kolejne hashe, co wychwyciłby każdy, kto korzysta z blokchaina.

Wymagania wstępne

Bloki to temat przyjazny dla nowicjuszy. Aby lepiej zrozumieć tę stronę, zalecamy najpierw zapoznanie się z artykułami o kontach, transakcjach oraz z naszym wprowadzeniem do Ethereum.

Dlaczego bloki?

Aby upewnić się, że wszyscy uczestnicy sieci Ethereum pozostają w zsynchronizowanym stanie i zgadzają się co do dokładnej historii transakcji, grupujemy transakcje w blokach. Oznacza to, że dziesiątki (lub setki) transakcji są zatwierdzane, uzgadniane i synchronizowane jednocześnie.

Diagram zaadaptowany z Ethereum EVM illustrated (opens in a new tab)

Oddzielając zatwierdzenia, dajemy wszystkim uczestnikom sieci wystarczająco dużo czasu na osiągnięcie konsensusu: nawet jeśli żądania transakcji pojawiają się dziesiątki razy na sekundę, bloki są tworzone i zatwierdzane w Ethereum tylko raz na dwanaście sekund.

Jak działają bloki

Aby zachować historię transakcji, bloki są ściśle uporządkowane (każdy nowy blok zawiera odniesienie do bloku nadrzędnego), podobnie ściśle uporządkowane są transakcje wewnątrz bloków. Poza rzadkimi przypadkami w każdym dowolnym momencie wszyscy uczestnicy sieci uzgadniają dokładną liczbę i historię bloków, pracują również nad tym, aby grupować bieżące żądania transakcji w następnym bloku.

Po złożeniu bloku przez losowo wybrany walidator w sieci jest on rozpowszechniany w pozostałej części sieci; wszystkie węzły dodają ten blok do końca swojego blockchaina, a do utworzenia następnego bloku wybiera się nowy walidator. Dokładny proces składania bloków i proces zatwierdzania/konsensusu jest obecnie określony przez protokół „proof-of-stake” sieci Ethereum.

Protokół proof-of-stake

Proof-of-stake oznacza, że:

• Węzły walidujące muszą zestakować 32 ETH do kontraktu depozytowego jako zabezpieczenie przed niewłaściwym zachowaniem. Pomaga to chronić sieć, ponieważ udowodniona nieuczciwa aktywność prowadzi do zniszczenia części lub całości tej stawki.
• W każdym slocie (w odstępie dwunastu sekund) walidator jest losowo wybierany na proponenta bloku. Łączy on transakcje, wykonuje je i określa nowy „stan”. Informacje te zawija w blok i przekazuje innym walidatorom.
• Inne walidatory, które usłyszą o nowym bloku, ponownie wykonują transakcje, aby upewnić się, że zgadzają się z proponowaną zmianą globalnego stanu. Zakładając, że blok jest prawidłowy, dodają go do własnej bazy danych.
• Jeśli walidator usłyszy o dwóch sprzecznych blokach dla tego samego slotu, używa swojego algorytmu wyboru forka, aby wybrać ten popierany przez najwięcej zestakowanych ETH.

Więcej o proof-of-stake

Co znajduje się w bloku?

W bloku znajduje się wiele informacji. Na najwyższym poziomie blok zawiera następujące pola:

Body bloku zawiera kilka własnych pól:

Pole attestations zawiera listę wszystkich poświadczeń w bloku. Poświadczenia mają swój własny typ danych, który zawiera kilka elementów danych. Każde poświadczenie zawiera:

Pole data w poświadczeniu zawiera:

Wykonanie transakcji w execution_payload aktualizuje stan globalny. Wszyscy klienci ponownie wykonują transakcje w execution_payload, aby upewnić się, że nowy stan jest zgodny z tym w polu state_root nowego bloku. W ten sposób klienty mogą stwierdzić, że nowy blok jest ważny i można go bezpiecznie dodać do ich blockchaina. Sam execution_payload jest obiektem z kilkoma polami. Istnieje również execution_payload_header, który zawiera ważne informacje podsumowujące dane wykonania. Te struktury danych są zorganizowane w następujący sposób:

execution_payload_header zawiera następujące pola:

Sam execution_payload zawiera następujące pola (zauważ, że są one identyczne jak w nagłówku, z wyjątkiem tego, że zamiast hasza głównego transakcji zawiera rzeczywistą listę transakcji i informacje o wypłatach):

Lista withdrawals zawiera obiekty withdrawal o następującej strukturze:

Czas bloku

Czas bloku odnosi się do czasu oddzielającego bloki. W Ethereum czas jest podzielony na dwunastosekundowe jednostki zwane „slotami”. W każdym slocie wybierany jest pojedynczy walidator do zaproponowania bloku. Zakładając, że wszystkie walidatory są online i w pełni funkcjonalne, w każdym slocie będzie blok, co oznacza, że czas bloku wynosi 12 sekund. Jednakże, od czasu do czasu walidatory mogą być offline, gdy zostaną wezwane do zaproponowania bloku, co oznacza, że sloty mogą być czasami puste.

Implementacja ta różni się od systemów opartych na proof-of-work, w których czasy bloków są probabilistyczne i wyznaczane przez docelową trudność wydobycia protokołu. Średni czas bloku (opens in a new tab) Ethereum jest tego doskonałym przykładem, z którego można jasno wywnioskować przejście z proof-of-work na proof-of-stake na podstawie spójności nowego, 12-sekundowego czasu bloku.

Rozmiar bloku

Ważna uwaga na zakończenie jest taka, że same bloki są ograniczone pod względem rozmiaru. Każdy blok ma docelowy rozmiar 30 milionów gazu, ale rozmiar bloków będzie się zwiększał lub zmniejszał zgodnie z zapotrzebowaniem sieci, aż do limitu bloku wynoszącego 60 milionów gazu (2x docelowy rozmiar bloku). Limit gazu w bloku może być korygowany w górę lub w dół o współczynnik 1/1024 w stosunku do limitu gazu w poprzednim bloku. W wyniku tego walidatorzy mogą zmieniać limit gazu w bloku za pośrednictwem konsensusu. Całkowita ilość gazu zużytego przez wszystkie transakcje w bloku musi być mniejsza niż limit gazu w bloku. Jest to ważne, gdyż gwarantuje, iż bloki nie mogą być dowolnie duże. Gdyby bloki mogły mieć dowolną wielkość, wtedy mniej wydajne, pełne węzły stopniowo przestawałyby nadążać za siecią z powodu wymogów odnośnie do przestrzeni i prędkości. Im większy blok, tym większa moc obliczeniowa jest wymagana do przetworzenia go na czas do następnego slotu. Jest to siła centralizująca, której można przeciwdziałać ograniczając rozmiary bloków.

Dalsza lektura

Znasz jakieś zasoby społeczności, które Ci pomogły? Edytuj tę stronę i dodaj je!

Powiązane tematy

• Transakcje
• Gaz
• Proof-of-stake