— 以太坊2.0验证者：生命周期深度解析 —

深入理解以太坊 2.0 验证者的生命周期

以太坊 2.0 采用权益证明机制来保障网络安全。在这个机制中，“验证者”的角色至关重要，他们通过对即将打包的区块进行投票（“见证”），并有机会提议自己的区块被打包，以此来维护网络的正常运行。然而，验证者的状态并非简单的“开”或“关”，而是在其生命周期中经历一系列复杂的转变。本文将深入剖析验证者的生命周期，揭示每个状态的含义、状态转换的触发条件，以及所需的时间。

时间单位的理解

在以太坊 2.0 中，时间通常以 epoch 为单位，每个 epoch 包含 384 秒，约 6 分半钟。为了便于理解，我们将这种时间单位粗略地转换为分钟、小时和天，并在脚注中提供精确的信息。

验证者生命周期概览

在深入探讨细节之前，让我们先对验证者的生命周期进行概览，并了解描述其不同状态的术语。

图表 1：验证者生命周期概览

以下是状态标签的解释：

• 已存款： 存款协议已被以太坊 1.0 网络接受。
• 待处理： 存款协议已被以太坊 2.0 网络接受。
• 活跃中： 验证者正在进行见证和提议区块的工作。
• 退出中： 验证者正在中止见证和提议区块的进程。
• 罚没中： 验证者被发现作弊，正在中止见证和提议区块的进程中。
• 已退出： 验证者不再参与见证。

此外，我们还定义了一个元状态：见证，即所有验证者需要参与见证和提议区块的状态（活跃中、退出中、罚没中）。这个状态非常重要，因为验证者处于这些状态时需要访问以太坊 2.0 网络，以保持与职责的同步，避免受到惩罚。

图表 2：见证的元状态

接下来，我们将详细分析每个状态以及它们之间的转换。

已存款状态

验证者生命周期的起点是接受存款协议。这个接受过程发生在以太坊 1.0 链上，因为这是验证者资金的来源。此时，以太坊 2.0 链还不知道这笔存款的存在。

验证者会保持大约 7 个半小时在这个存款状态里，以确保不会有链的重组影响到以太坊 1.0 交易，并可能使存款协议无效。之后，验证者会进入待处理状态。

图表 3：从已存款状态转换到准备状态

待处理状态

一旦这笔存款在以太坊 1.0 链上存在了足够长的时间，它就会被添加到以太坊 2.0 链上。这标志着这个验证者已经正式被以太坊 2.0 所认可。如果至少存入了 32 个 ETH，验证者现在就可以准备开始见证了。

准备中的验证者会被放在一个队列里：以太坊 2.0 一次只允许一小部分验证者开始或停止验证，以保证验证者的集合稳定。如果队列是空的，则准备中的验证者会在大约 25 分钟后变成活跃状态；如果这是一个非常繁忙的时段，则可能经过数天甚至数星期之后验证者才会被激活。但是，一旦验证者从等候队列中出来，它就会变成活跃状态。

图表 4：从准备状态到活跃状态的过渡

活跃中状态

验证者理应在活跃状态下度过它们主要的生命周期。活跃的验证者会以 6 分钟一次的频率参与当时的见证，偶尔还会有提议区块链的工作。验证者会保持活跃状态直到以下其中一种情况发生：

• 验证者由于在需要其参与见证时没有履行职责而被惩罚，导致资金下降到 16 个 ETH 以下。
• 用户通过发送一笔合适的交易来要求停止验证（在这个验证者变成活跃状态的头 9 天里无法发起这种交易）。
• 验证者被证明作弊。

在前两种情况里，验证者被添加到希望停止验证的验证者队列里（将要离开活跃状态的验证者和将要进入活跃状态的验证者一样，数量是被限制的，大概几分钟才有 1 个）。

图表 5：从活跃状态到正在退出状态的过渡

在第三种情况里，验证者被加入到一个被发现在作弊的验证者的队列里以接受惩罚。

图表 6：从活跃状态到罚没中状态的过渡

请注意，通过发送包括了相同验证者信息的额外存款协定来向一个活跃验证者充值额外的 ETH 是有可能发生的情况（永远要记住有效的余额不能超过 32 个 ETH）。这有助于避免验证者的资金降到 16 个 ETH 以下并且被添加到退出队列的情况。

退出中状态

当网络现有的验证者表明了自己想要停止验证的意图之后，无论他是自愿的还是非自愿的，他都不会马上这样做而是会进入退出中的状态，和以往的活跃状态一样继续同样多地参与见证和提议。这保证了网络的稳定性，避免了一个验证者决定离开时就马上停止履行职责的情况。

与一个验证者想要从准备状态变成活跃状态时类似，要离开的验证者要进入一个一次只能允许少数通过的一个队列。又和加入时类似，在退出中状态里花费的时间取决于验证者在队列里的排队数量。

图表 7：从退出中到已退出状态的过渡

罚没中（Slashing）状态

一个被发现作弊的验证者会马上受到 1 个 ETH 的惩罚，从余额里扣除。然后他会进入到一个罚没中的队列里去，这个罚没中队列类似于一个退出中队列，但是它会被标记为需要额外的惩罚，我们会在接下来的“已退出”状态里讨论这个问题。

图表 8：从罚没中状态过渡到已退出状态

一个验证者在退出中的时候以及甚至在退出之后都有可能被罚没（但在他能取回自己的资金之前）。这避免了这种情况的发生：验证者作弊之后，通过常规的退出机制，在自己的作弊行为被发现之前就退出，从而逃脱了惩罚。这带来了一个略微复杂的状态模型。

图表 9：扩展罚没条件

已退出状态

当一个验证者去到已退出状态，他就已经正式完成了自己的使命。他不用再参与见证或提议区块，并且不再需要拥有关于以太坊 2.0 链的状态信息。

在退出之后，在资金能被转离验证者之前有一个大约 1 天的最后延迟。但是，如果这个验证者被标记为经过了罚没中状态，那么他会承受两个额外的惩罚。

第一，在已退出状态里能转移资金之前花费的时间会更长，是 36 天。第二，在这个 36 天周期的中途，他会承受进一步的扣款，扣款金额取决于这个验证者被发现作弊之前 18 天被罚没的验证者数量以及这个验证者被发现作弊之后的 18 天被罚没的验证者数量。下图展示了一个验证者的有效余额损失的总百分比

图表 10：在大致相同的时间里，被罚没的有效余额与网络被罚没验证者数量的百分比对比

一旦 36 天到期，被罚没的验证者们的剩余资金就可以被转移了。

正如生命周期图表里所能看到的一样，一个已退出的验证者无法再通过任何机制重新进入活跃状态。就是说，一旦一个验证者退出了，他的资金会在被转移之前保持休眠状态。注意，你无法在以太坊 2.0 的 0 阶段转移资金 - 所有已退出的验证者的资金会一直保留在验证者中，直至资金转移操作被引入。缺少转移操作的原因是缺乏可以转移 ETH 的用户账户。

扩展的验证者生命周期

结合以上所有信息考虑将带来一副更加全面的验证者生命周期图景

图表 11：扩展的验证者生命周期

了解不同状态之间的转换所要求的条件以及消耗的时间，对于确保以太坊 2.0 质押基础设施的成功运行至关重要。从一开始的存款到资金的提出，生命周期展现了每个状态里可能发生的事情并对验证者在任何时候的行为进行了明确的解释。

声明： 本文仅供参考，不构成任何投资建议。