什麼是分叉選擇法則？

分叉選擇規則是以太坊中的一種機制，當網路分裂成競爭分叉時，它允許節點就規範鏈達成一致。為了完全掌握這個過程的細微差別，我們首先需要了解一些基本概念，例如以太坊中分叉的具體組成。

對我們新朋友來說，先簡單討論一下什麼是分叉吧！

什麼是以太坊分叉？

分叉是指區塊鏈中的分歧，即網路分裂成兩條鏈。當某些節點升級到新軟體而其他節點繼續運行舊軟體時，就會發生這種情況。升級後的節點分裂到新的鏈上，而其餘節點留在原來的鏈上。這樣，區塊鏈的兩個平行版本就可以共存。這種路徑的分裂造成了相當大的複雜性，必須透過仔細的協議和機制來管理。

是什麼導致了以太坊 DAO 分叉？

最著名的以太坊分叉源於 2016 年臭名昭著的 DAO 駭客事件。然而，駭客發現了一個漏洞，可以從 The DAO 中竊取價值 5000 萬美元的以太幣。為了追回被盜資金並恢復信心，以太坊進行了硬分叉。這是有爭議的，因為並非所有人都同意這種幹預遵循以太坊的指導原則。因此，最初的未分叉鏈繼續作為以太坊經典，而新分叉成為我們今天所知的主導以太坊鏈。

以太坊分叉選擇規則是什麼？

分叉選擇規則為節點提供了評估競爭鏈候選者並就合法鏈達成共識的邏輯。它充當裁判，在有效分叉之間做出決定。如果沒有明確的分叉選擇規則，以太坊就有可能陷入分叉激增、共識破裂的模糊狀態。該規則可以在面對不同觀點時實現同步進展。因此，它是以太坊秩序和安全的基礎。透過形式化鏈選擇，分叉選擇減少了不確定性並保持決策的去中心化。

分叉選擇規則如何幫助節點決定規範鏈？

最簡單的分叉選擇規則是最長鏈規則，即節點遵循開採區塊最多的分叉。這利用了更大的哈希能力反映礦工之間協議的原則。然而，由於僅靠算力並不能保證有效性，最長鏈策略很容易受到攻擊。僅依賴鍊式區塊的規則無法捕捉更細微的準確性指標。因此，引入了像 GHOST 這樣的先進協議，以納入更豐富的標準，例如稱量叉子時的叔塊。透過採樣更多數據點，節點可以做出更明智的決定，以在規範鏈上對齊。

以太坊最長鏈法則是什麼？

最長鏈規則規定節點應該遵循鏈塊數量最多的分叉。在此規則下，表現出更大挖礦活動和參與度的分叉將贏得共識。其基本原理是，最長的鏈可能會吸引最多的挖礦算力，並反映了主導的驗證者的觀點。然而，攻擊者可以透過比誠實礦工更快地積極挖掘無效區塊來操縱這一指標。由於僅長度並不能保證有效性，因此僅依賴此規則會使網路面臨風險。因此，已經開發出更複雜的分叉選擇規則來取代以太坊中的最長鏈規則。

使用最長鏈法則有哪些限制？

最長鏈規則有幾個弱點，需要改進分叉選擇協定。最關鍵的是，它很容易受到惡意礦工的攻擊，這些礦工只需要運行足夠的哈希率即可在當前鏈之前快速挖掘無效分叉。這使得他們能夠欺騙節點接受他們的非法分叉作為誠實的規範鏈。此外，最長鏈規則未能考慮其他因素，例如有效性和社區採用率，這些因素可以更好地表明鏈的合法性。它還沒有提供任何機制來防範跨分叉的雙花攻擊。由於這些原因，以太坊已經遷移到更強大的分叉選擇規則，例如 GHOST，它可以採樣更多數據點來建立分叉有效性。

GHOST協定如何改善最長鏈規則？

GHOST（貪婪最重觀察子樹）透過在稱重鏈時納入更多的分叉資料而不僅僅是長度來增強安全性。除了主鏈之外，GHOST 還考慮「叔叔」區塊——已開採但未包含在主鏈中的孤立區塊。透過考慮叔塊，GHOST 編制了更全面的礦工活動表示以進行評估。鏈條通過引用更多的叔叔來積累更多的“權重”，使它們更難被覆蓋。這意味著引用更多叔叔的鏈被認為具有更大的權重，因為它們代表了礦工更多的工作和努力。因此，這些鏈更難被覆蓋，因為這樣做需要更多的運算能力和精力來創造更長的鏈。這提供了更完整的上下文來識別主導分叉，防止最長鏈規則下可能發生的秘密挖掘攻擊。從本質上講，GHOST 透過評估更全面的網路活動快照來提高準確性。

以太坊中的叔塊是什麼，GHOST 如何使用它？

在以太坊中，叔塊是指已開採但未包含在主鏈中的有效區塊。通常，發生這種情況是因為兩個礦工在相似的時間產生區塊，並且第一個礦工獲勝。儘管這些孤立的「叔叔」區塊被從區塊鏈中刪除，但仍可提供有關節點活動的有用訊號。 GHOST 透過為引用更多叔叔的分叉分配更大的權重來利用這一點。這意味著礦工不能僅僅透過單獨開採新區塊來強化分叉。他們必須吸引更多的叔叔來證明他們的支持。透過這種方式，GHOST 使用叔叔來描繪出資訊更豐富的圖片，以實現可靠的分叉選擇。

EIP-155 如何改變分叉選擇規則以防止重播攻擊？

儘管 GHOST 有所改進，以太坊仍然容易受到重播攻擊，交易可能會在分叉鏈上非法重新廣播。為了解決這個問題，EIP-155 提案更改了以太坊中的簽署方案，將交易綁定到特定的分叉。這透過要求使用特定於分叉的鏈 ID 來簽署交易來修改分叉選擇規則。現在，標記為無效的交易無法在不同的分叉之間重播。透過將交易綁定到特定鏈，EIP-155 可以防止跨分叉重播攻擊，否則可能會損害合法性。

以太坊2.0實施後分叉選擇規則如何演變？

2022 年 9 月 15 日執行的以太坊合併標誌著以太坊架構的重大變化。此次合併涉及原始以太坊主網與信標鏈（一個獨立的權益證明區塊鏈）的合併。結果，工作量證明永久地被股權證明取代，這減少了對挖礦算力的依賴，並顯著降低了能源消耗。合併還引入了新的分叉選擇方法以維護安全性，因為計劃的信標鏈促進了跨分片共識。分叉選擇規則現在必須跨信標鏈、分片鍊和執行層對驗證訊號進行取樣，以維護安全性。隨著以太坊的進步，分叉選擇規則必須繼續發展以支援這個新技術領域。此次合併是以太坊發展新階段的開始，以太坊社群將繼續創新和開發解決方案，以增強網路的安全性和彈性。