《以太坊白皮书》解读4：以太坊中的其他人

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协议提出的动机是，目前快速确认的区块链由于区块失效率高而存在安全性低的问题。

事实上，区块广播到全网是需要时间的。如果矿工 A 挖出一个区块后，矿工 B 又挖了另一个区块，然后才广播到全网确认，矿工 B 的区块将无效（必须包含重复交易）。

这也会带来中心化的问题。矿工A的算力强，矿工B的算力弱，所以在废品率高的情况下，A的出块率会比B的高。

解决办法是引入叔块的概念。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（以太坊术语称为“叔块”），并综合考虑。但这只是到了第五层，是ghost协议的简化版本。也就是说，一个废块只能被其父代的第二代到第五代后代块用作叔块，而不是关系较远的后代块。

以太坊支付87.5%的过时区块作为“叔块”的确认新区块，并将它们包括在计算的“侄子块”中将获得12.5%奖励中，交易费不奖励给叔块。

费用

交易费用的目的是防止资源滥用。

比特币使用的默认方法是纯自愿交易费用，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”，使矿工和交易发送方能够根据供需确定价格，因此这种方法在比特币社区中广受欢迎。

但是有一个问题，交易中的大部分成本不是由矿工产生的，而是由其他第三方产生的。所以很容易出现“公地悲剧”。

公地作为一种资源或财产，拥有者众多，每个人都有使用权，但无权阻止他人使用，且都倾向于过度使用，导致资源枯竭。过度砍伐森林、过度捕捞渔业以及污染河流和空气都是“公地悲剧”的典型例子。之所以称之为悲剧，是因为每个人都知道过度使用会耗尽资源，但每个人都感到无力阻止事情变得更糟。而且，他们都抱着“适时捕鱼”的心态，加剧了局势的恶化。由于产权难以界定，公共产品在竞争中被过度使用或挪用是不可避免的结果。这一概念常用于区域经济、跨境资源管理等学术领域。 （摘自百度百科）

解决问题的方法是建立一个浮动上限：没有一个块可以包含比 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。

计算和图灵完备性

图灵完备性意味着 EVM 代码可以执行任何可以想象的计算，包括无限循环，其中 JUMP 指令允许程序跳回 代码中更早的地方，有可以调用其他合约的合约，有可能实现通过递归循环。

但是循环的问题是它不能在无限循环中停止？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这个问题，如果超过，则恢复计算，但仍然需要支付费用。

具体来说是：

1、即使无限循环导致gas耗尽结束以太坊全节点挖矿，恶意发起者也必须支付交易费用。

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

3、合约只执行一步。如果因为恶意而停止，合约的执行部分会回滚到最开始。

4、图灵完备可以通过设置最大可执行步骤数来避免逻辑炸弹。与图灵不完备相比，图灵完备更灵活，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流动性，更重要的是，一种支付交易费用的机制。

以太面值：

1: 魏

10^12: 萨博

10^15: 芬尼

10^18: 以太

问题模型：

销售期间每个BTC兑换1337-2000以太币； 0.099x 属于早起贡献者（x 为发行总量），0.099x 为研发费用；自上线以来，每年0.26x（x为发行总量）将被矿工挖出。

发行明细

据估计，每年以太币的损失率是比较固定的，所以总体而言，以太币的供给增长率和比特币一样，从长期来看往往会更高。零。

以太币长期供应增长率

挖矿去中心化

以太坊挖矿 Mine 是一个函数，它为每 1000 个随机数随机生成一个唯一的哈希，使用足够宽的计算域来消除专用硬件的优势。以太坊还被设计为需要访问整个区块链进行挖掘，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完整节点的数量来防止集中化。

可扩展性

大型区块链会导致中心化，例如，如果区块链大小增加到 100TB，可能的情况是只有极少数大型商家会运营 Full 节点，而普通用户使用轻 SPV 节点。

以太坊的策略：

1、矿工必须是全节点，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。只要有一个诚实的节点，就可以通过验证协议避免中心化。不正确区块的状态和格式会产生问题，验证节点会与 Patricia 树节点的子集一起验证，以避免恶意欺骗。

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。解决方案是质询-响应协议。当验证节点发出质询时，轻节点会取消对该区块的信任以太坊全节点挖矿，直到矿工节点或验证节点声明该区块正确为止。

结束

参考：

《以太坊白皮书》