GHOST Protokoll: Verständnis des Blockauswahlmechanismus von Ethereum

GHOST Protokoll: Verständnis des Blockauswahlmechanismus von Ethereum

Definition

Das GHOST-Protokoll, was für Greedy Heaviest Observed Subtree steht, ist eine Fork-Choice-Regel, die in Blockchain-Netzwerken, insbesondere in Ethereum, verwendet wird. Es ist ein Mechanismus, der den Knoten im Netzwerk hilft, sich darauf zu einigen, welche Version der Blockchain die gültige ist. Im Wesentlichen entscheidet es, welche Kette von Blöcken die 'richtige' ist, insbesondere wenn mehrere Blöcke ungefähr zur gleichen Zeit erstellt werden.

Key Takeaway

GHOST optimiert die Blockauswahl und die Netzwerksicherheit, indem es verwaiste Blöcke berücksichtigt, wodurch die Zentralisierung verhindert und die Effizienz verbessert wird.

Mechanik

Stellen Sie sich eine Blockchain wie einen Baum vor, wobei jeder Block ein Ast ist. Normalerweise gilt die längste Kette (der längste Ast) als 'Haupt'-Ast, und alle anderen Äste werden verworfen. Dies kann jedoch zu Ineffizienzen führen, insbesondere bei Blockchains mit schnellen Blockzeiten, wie z. B. Ethereum. Schnelle Blockzeiten bedeuten, dass mehr Blöcke gleichzeitig erstellt werden, was zu mehr 'verwaisten' Blöcken führt – Blöcken, die es nicht in die Hauptkette schaffen. Diese verwaisten Blöcke stellen Rechenarbeit dar, die im Wesentlichen verschwendet wird.

GHOST-Protokoll: Eine Fork-Choice-Regel, die die schwerste Kette auswählt, indem nicht nur die Hauptkette, sondern auch verwaiste Blöcke (Uncle Blocks in Ethereum) berücksichtigt werden. Dies erhöht die Netzwerksicherheit und -effizienz.

So funktioniert GHOST:

1. Blockerstellung: Miner erstellen neue Blöcke und versuchen, sie der Blockchain hinzuzufügen. Aufgrund von Netzwerk-Latenz und anderen Faktoren können mehrere Miner ungefähr zur gleichen Zeit Blöcke erstellen, was zu temporären Forks führt.
2. Verwaiste Blöcke (Uncles): Wenn ein Miner einen gültigen Block findet, wird er an das Netzwerk übertragen. Wenn ein anderer Miner fast zur gleichen Zeit einen Block findet, wird einer der Blöcke möglicherweise nicht als Teil der Hauptkette akzeptiert. Stattdessen wird er zu einem 'verwaisten' Block. In Ethereum werden diese als 'Uncle'-Blöcke bezeichnet.
3. GHOSTs Rolle: GHOST greift ein, um zu beurteilen, welche Kette 'schwerer' ist. Anstatt nur die Länge der Kette zu betrachten, berücksichtigt es die Anzahl der Nachkommen, die ein Block hat (einschließlich verwaister Blöcke). Es weist verwaisten Blöcken Punkte zu, basierend darauf, wie oft sie in die Kette aufgenommen wurden.
4. Kettenauswahl: Die Kette mit den meisten Punkten, unter Berücksichtigung sowohl der Hauptkettenblöcke als auch der verwaisten Blöcke, gilt als 'schwerste' und wird als die gültige Kette ausgewählt.
5. Belohnungen: In Ethereum werden Miner, die erfolgreich einen Uncle-Block in ihren Hauptkettenblock aufnehmen, mit einem kleinen Prozentsatz der Blockbelohnung belohnt. Dies motiviert Miner, verwaiste Blöcke einzubeziehen, was die Netzwerkeffizienz weiter verbessert.

Im Wesentlichen hilft GHOST dem Netzwerk, mehr der Rechenarbeit zu nutzen, die von Minern geleistet wird, selbst wenn ihre Blöcke zunächst nicht Teil der 'Haupt'-Kette werden. Dies führt zu schnelleren Bestätigungszeiten und einer besseren Ressourcennutzung.

Handelsrelevanz

Das Verständnis von GHOST, obwohl es technisch erscheint, bietet Einblicke in die Kernfunktionsweise von Ethereum. Obwohl GHOST selbst den Preis nicht direkt beeinflusst, wirkt es sich auf die Effizienz und Sicherheit des Netzwerks aus. Ein sichereres und effizienteres Netzwerk wird von Investoren im Allgemeinen positiv bewertet. Daher können alle Verbesserungen oder Optimierungen von GHOST den Preis von ETH indirekt beeinflussen. Wenn das Netzwerk als robuster angesehen wird (aufgrund von GHOST), könnte es mehr Benutzer und Investoren anziehen, was zu einer erhöhten Nachfrage und möglicherweise zu einem höheren Preis führt. Händler sollten sich auch potenzieller Probleme mit GHOST bewusst sein. Wenn jemals ein Fehler oder eine Sicherheitslücke innerhalb des GHOST-Protokolls entdeckt würde, könnte dies zu Netzwerkinstabilität führen, was sich auf das Anlegervertrauen und möglicherweise auf den Preis auswirken würde.

Risiken

Obwohl GHOST die Effizienz und Sicherheit von Ethereum erheblich verbessert, gibt es potenzielle Risiken zu berücksichtigen:

• Komplexität: Das GHOST-Protokoll erhöht die Komplexität des Konsensmechanismus. Komplexe Systeme können manchmal schwieriger zu prüfen sein und sind anfälliger für Fehler.
• 51%-Angriff: Obwohl GHOST die Zentralisierung reduziert, eliminiert es das Risiko eines 51%-Angriffs nicht vollständig. Ein böswilliger Akteur mit ausreichender Rechenleistung könnte immer noch versuchen, das Netzwerk zu kontrollieren. GHOST erschwert diesen Angriff jedoch, da es Uncle-Blöcke berücksichtigt, was von Angreifern erfordert, einen größeren Teil des Netzwerks zu kontrollieren.
• Implementierungsfehler: Wie bei jeder Software besteht das Risiko von Fehlern bei der Implementierung von GHOST. Diese Fehler könnten möglicherweise zu unvorhergesehenen Problemen innerhalb des Netzwerks führen.
• Oracle-Manipulation: Im Kontext von DeFi-Protokollen und Derivaten kann das GHOST-Protokoll verwendet werden, um auszuwählen, welche Kette verwendet werden soll. Wenn ein Oracle verwendet wird, um den Zustand der Blockchain zu bestimmen, kann ein böswilliger Akteur das Oracle manipulieren, um eine ungültige Kette auszuwählen.

Geschichte/Beispiele

Das GHOST-Protokoll wurde ursprünglich 2013 von Yonatan Sompolinsky und Aviv Zohar vorgeschlagen, um Probleme in Bitcoin und anderen Blockchains zu lösen. Insbesondere zielte es darauf ab, den Zentralisierungsbias zu mildern, der entstehen kann, wenn größere Miner mit höheren Hashraten konsequent schneller Blöcke produzieren als kleinere Miner. Der ursprüngliche Vorschlag enthielt nicht das Konzept der Belohnung verwaister Blöcke, was später in Ethereum implementiert wurde, was es zu einer umfassenderen Lösung macht.

Ethereums Implementierung von GHOST (mit der Ergänzung von Uncle-Belohnungen) war ein bedeutender Schritt nach vorne im Blockchain-Design. Es ermöglichte Ethereum schnellere Blockzeiten und ein effizienteres Netzwerk, was für sein Wachstum entscheidend war. Die Einbeziehung von Uncle-Blöcken und ihren Belohnungen motivierte auch Miner, zum Netzwerk beizutragen, selbst wenn ihre Blöcke nicht sofort als Teil der Hauptkette akzeptiert wurden. Dieser Ansatz half Ethereum, zu skalieren und ein dezentraleres Netzwerk zu erhalten als frühere Generationen von Blockchains. Ethereums Implementierung von GHOST wurde im Laufe der Zeit ständig verfeinert. Mit dem Übergang zum Proof-of-Stake (PoS) wurde das GHOST-Konzept an den neuen Konsensmechanismus angepasst, was seine anhaltende Bedeutung im Ethereum-Ökosystem widerspiegelt.