以太坊以一种不直观的方式来表达时间：每 12 秒提出一个新块，代表 EVM（以太坊虚拟机）内的 1000 次瞬时变化。

本文介绍以太坊基础知识 Time、Slots和 Epochs，以及以太坊从 PoW 转向 PoS 后在出块方面有哪些变化。

以太坊（Ethereum）是一种世界性的计算机，换言之是一个全球共享的计算平台，存在于由成百上千台计算机组成的网络中，每台计算机都运行以太坊虚拟机(EVM)的本地版本。该网络能够使用共识系统保持同步。

在以太坊发展的前7年，以太坊使用Proof of Work(PoW)实现共识机制的同步，而如今使用Proof of Stake（PoS）。这两种方法都基于认证一个拥有向区块链添加新块特权的节点。

PoW：Proof of Work

在PoW下，节点(矿工) 会竞争以获得成为下一个区块提议者的权利，区块提议者在挖矿的过程中具有极高的地位：他们不仅可以随心所欲地挑选和订购txns，还可以额外获得:

• 由网络支付的区块奖励；
• 由txn生成器支付的小费

挖矿竞赛本质是一个解决极其困难谜题的一个过程，只能通过试验和试错来解决。矿工们在挖矿过程中不断猜啊猜，直到他们解开谜题，并证明他们在现实世界中做了相关工作（比如使用电力为解决这些谜题的机器提供动力）。

在PoW下，能够最快地解决密码谜题的矿工将成为区块提议者。完成后，它将其区块告知到网络中的每个其他节点。然后每个节点进行检查，以确保txns是有效的，并且谜题已经完成。

PoS：Proof of Stake

PoS从根本上与PoW是不同的，在PoS过程中完全不存在竞争。也就是说，与其通过浪费尽可能多的电力来选择下一个区块提议者，不如我们轮流成为区块提议者 ?

这是PoS的核心，为此你只需要32个ETH来作为保证金。

从PoW到PoS的一个影响是我们改变了以太坊计算的基本节奏：从不可预测的比赛转变为基于回合的系统。

Slot

如今，“世界计算机”以太坊上的时间以12秒为一个单位计数，称为“slots” 。每个 slot 都会分配一个不同的验证节点来提议一个新区块，如果它完成了它的任务，一个有效的区块(在4秒内)将会填充slot，否则slot将传递为空。

区块提议者将区块发送到网络中的每个节点，然后由节点负责处理它并更新其EVM的状态。

这使所有节点与提议者保持同步，并将EVM的环境转变为集体性的以太坊环境。

每个slot都有一个专门分配的委员会，这个所谓的委员会是一组验证节点，他们被指派验证和证明由区块提议者广播的区块的有效性。经过验证，委员会成员会广播其加密认证。

Epoch

在发文此刻，就有超过44万个验证器。如果每个验证节点都在每个委员会中，网络将在大量的认证计算下崩溃。因此我们做了一个去中心化的权衡。每个验证器不会验证每个slot，但它们会验证每个epoch。

一个Epoch由32个slots组成。1个slot = 12秒，所以1个epoch = 6分24秒。在每个slot的开始，整个验证节点小组被随机分成32个委员会，对应于即将到来的Epoch的32个slots。这种随机性非常最重要，我们需要RANDAO。

BLS签名

每个slot都会带来一个新的委员会。其中，第一个成员是区块提议者，其余的都是证明人。区块提议者有4秒的时间向委员会发送区块。每个成员验证区块并创建BLS签名（如果没有指定区块，他们将验证最后一个块）。

BLS签名是一种数字签名，它提供了所有签名应有的作用 （证明特定的消息是由特定的人签名的），但有它一个有用的附加属性:它可以被聚合。一旦BLS签名被聚合，一个操作就可以验证数千个签名。

Subnets

刚才说到了有超过44万个验证节点，如果按照一个epoch有32个slots计算，则每个slot将有1.37万个验证节点。这个数字仍然很大。因此，验证委员会被分成128个子网，这样算下来每个子网仅仅有100个验证节点。

在每个子网中，指定16个验证节点作为聚合器。所有的子网成员发布他们的BLS签名，但只有聚合器对签名进行聚合。事实上，如果所有16个都试图构建相同的理想聚合签名，则效果往往并不理想。

那么区块提议者将从128个子网中的每一个子网选择一个最佳的BLS聚合签名。选择完成后应用BLS聚合算法，将128个子网签名合并为一个最终的委员会BLS签名，这样就代表约1.37万个验证节点。

顺便说一句，这就是为什么成为验证节点需要至少抵押32个ETH。因为这种聚合过程既缓慢又复杂，如果把抵押金额降低，则会增加验证节点的数量，从而成倍地增加难度。

在每个epoch结束时，每个验证器都会运行process_epoch。下面的内容会给你更详细的信息，总结为两部分:

• Finalization
• Consensus and Housekeeping

Finalization

Finalization（最终性）是Casper FFG协议的应用。Finalization是一种协议承诺，确保epoch以及其中的区块与txns是不可逆的。

Finalization本质上是一个数学与经济上的保护措施，通过特定操作保障以太坊的安全性。撤销一笔已完成的交易将销毁 1/3 质押的 ETH（如今质押总量已超过 200 亿美元）。

Epochs标志着Finalization的边界。如果超过2/3的网络在一个epoch证实，它就能通过验证。如果第二个epoch紧随第一个epoch同样超过2/3的网络得到验证，这将意味着这个epoch将实现Finalization，并得到以太坊的安全保障。

Consensus and Housekeeping

Process_epoch的另一部分是Consensus and Housekeeping。这是指为维护共识规则所需要的一切(例如处理削减、奖励等)，并为下一个epoch的重置提供舞台。同样，如果你想了解更多细节，请查看另一个长推。

总结

Slot：一个slot是12s，以太坊寻求的一个新的区块（EVM）。

Epoch：一个epoch包含32个slots，也就是整个网络的投票。

Finalization：在证明之后，第二次验证节点的绝对多数投票将确认epoch。Finalization就是ETH的安全保障。

责任编辑：Kate