PoS 共识机制
PoS 共识机制
本页内容正在整理中，欢迎贡献。
概述
2022 年 9 月，以太坊完成”合并（The Merge）“，从工作量证明（PoW）切换到权益证明（PoS）。PoS 在保证安全性的同时将能耗降低了 ~99.95%。本文介绍以太坊 PoS 的运作原理、验证者机制和最终性概念。
主要内容
PoS 基础概念
在权益证明中，区块的产生权取决于质押的 ETH 数量，而非算力：
- 验证者需质押 32 ETH 才能参与共识
- 被选中的验证者提议区块，其他验证者对区块进行证明（Attestation）
- 诚实参与可获得奖励，作恶行为会被惩罚（Slashing）
关键角色
| 角色 | 说明 |
|---|---|
| 验证者（Validator） | 质押 32 ETH 的节点，参与出块和证明 |
| 区块提议者（Block Proposer） | 每个槽位（Slot）随机选出一个验证者提议区块 |
| 委员会（Committee） | 每个槽位分配一批验证者对区块进行证明 |
| 同步委员会（Sync Committee） | 512 个验证者，每 27 小时轮换，为轻客户端提供数据 |
时间单位
槽位（Slot）= 12 秒 → 每个槽位尝试产生一个区块纪元（Epoch）= 32 个槽位 → 约 6.4 分钟Casper FFG：最终性机制
以太坊使用 Casper FFG（Friendly Finality Gadget）实现最终性：
- 每个 Epoch 结束时，验证者对检查点（Checkpoint）进行投票
- 当某个检查点获得 2/3 以上验证者的证明时，该检查点被”证明（Justified）”
- 当两个相邻检查点都被证明时，前一个检查点被”最终化（Finalized）”
- 最终化的区块不可撤销——攻击者需要销毁至少 1/3 的质押 ETH
实际最终性时间：约 2 个 Epoch（~12.8 分钟）
LMD-GHOST：分叉选择规则
当存在分叉时，以太坊使用 LMD-GHOST 算法选择规范链：
- 在每个分叉节点，选择**累积最新消息权重（Latest Message Driven）**最大的分支
- 这确保了验证者集合的投票权重决定哪条链被认可
惩罚机制（Slashing）
验证者有两种可被惩罚的行为：
| 违规行为 | 说明 | 惩罚 |
|---|---|---|
| 双重投票（Double Vote） | 对同一高度的两个不同区块进行证明 | 损失质押 ETH 的 1/32 以上，被踢出验证者集合 |
| 环绕投票（Surround Vote） | 提交与之前投票相矛盾的证明 | 同上 |
质押与奖励
- 最低质押量：32 ETH / 验证者
- 年化收益率（APR）：随验证者总数变化，通常在 3%~5%
- 奖励来源：新发行的 ETH + 优先费（Priority Fee）
- 流动性质押：通过 Lido、Rocket Pool 等协议，无需 32 ETH 也可质押
单槽最终性（SSF）路线图
当前最终性需要 2 个 Epoch（~12.8 分钟）。以太坊路线图中的**单槽最终性（Single Slot Finality）**旨在将最终性时间压缩到一个 Slot（12 秒）内。
详见 单槽最终性。