Casper+Sharding链 规范 V2.1（一）
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此文章为Casper + Sharding（shasper)）链2.1版规范，非定稿。
本协议中，有中央PoS链用来存储并管理当前有效PoS验证人集。在当前PoW主链发送含有32ETH的交易才可成为初始验证人。交易发送完毕，到PoS链处理该区块时，交易发送人进入验证人排序阶段并最终成为有效（活跃）验证人，直至自愿注销或因不当行为被强行注销。
PoS链上的主要负载源是证明（attestations）。一个证明具有双重作用：
1. 证实信标链中的某个父块
2. 证实分片中的区块哈希（足够数量的此类证明创造了“交联（crosslink）”，确认分片区块到主链中）。
每个分片（比方说，总共1024个分片）本身就是一个PoS链，作存储交易和帐户用。交联一则用于将分片“确认”进主链，二则也是不同分片间能够彼此通讯的主要方式。
或者，还可以想象个更简单的“最小分片算法”，其中交联就是提出数据块的哈希，这些数据块本身彼此互不链接。
注：
https://github.com/ethereum/beacon_chain、an ethresear.ch post中的python代码没有反应出更新。出现分歧时，本文通常为最新修改版本。
术语
验证人：Casper /分片共识系统的参与者。在Casper机制中存入32 ETH押金验证人
活跃验证人集：当前正在参与的验证人，以及Casper机制希望生成并证明区块、交联及其他共识对象（的验证人）
委员会：活跃验证人集的（伪）随机采样子集。整体提及委员会时，如“该委员会证实X”，认为是“包含足够数量验证人，被协议承认可代表委员会的该委员会某子集”
提议人：出块的验证人
证明人：委员会中签署区块的验证人
信标链：中心化PoS链，是分片系统的基础
分片链：进行交易、存储账户数据的单链
交联：来自委员会的一组签名，证实分片链中的区块，可以包含在信标链中。交联是信标链“获悉”分片链更新状态的主要手段
时隙（Slot）：长8秒的时间段，在此期间，一个提议人能够创建一个区块，一些证明人可以进行证明
代迁移：验证人集的变更
代：创世以来在特定链中发生代迁移的数量
周期：一个多区块跨度，在此期间，所有验证人都只有一次机会进行证明（除非在验证人内部发生代迁移）
落定，正当：参见Casper FFG定稿
常数
分片计数（SHARD_COUNT）：代表分片数量的常数，目前设置为1024
押金大小（DEPOSIT_SIZE）：32 ETH
最大验证人计数（MAX_VALIDATOR_COUNT）：222= 4194304 #注意，一次性押金最大值为~1.34亿枚ETH
时隙时常（SLOT_DURATION）：8秒
周期时长（CIRCLE_DURATION）：64个时隙
委员会最小规模（MIN_COMMITTEE_SIZE）：128（基本原理见建议最低值111）
PoW主链变更
本PoS/分片协议可单独于现有PoW主链实施。只需对PoW主链做两处变更，其中第二个变更非技术必须。
在PoW主链上增加合约；该合约支持存入DEPOSIT_SIZE的ETH；deposit函数以：(i)pubkey(字节)，(ii)withdrawal_shard_id(int)，(iii)withdrawal_addr(地址)，(iv)randao_commitment(32字节)，(v)bls_proof_of_possession 为参数
PoW主链客户端将实现一种prioritize（block_hash，value）的方法。区块可用且已验证时，此方法将其分数设置为给定值，并递归调整所有后代的分数。使得PoS信标链的终结小工具隐式地完结主链区块。注意，将此实现到PoW客户端是对PoW分叉选择规则的变更，因此是可视为分叉。
信标链
信标链是PoS系统的“主链”。主要职责为：
1. 存储并维护活跃、等待中以及退出的验证人集
2. 处理交联（见上文）
3. 处理自己链上的逐块共识以及定局小工具
以下为进入每个信标链区块的字段：
信标链状态分为活跃状态和结晶状态两种。
以下为活跃状态/ActiveState:
下为结晶状态/CrystallizedState:
ShardAndCommittee对象的形式
每个ValidatorRecord都是包含验证人信息的对象：
CrosslinkRecord包含待提交至区块链的上一个完整交联信息：
信标链处理
处理信标链与处理PoW链在很多方面非常类似。客户端下载并处理区块，维护当前“规范链”，终止于当前的“头部”。但是，由于信标链与现有PoW链的关系，并且本身是PoS链，所以（处理）也存在一定的差异。
由节点处理的信标链区块，必须满足三个条件：
1. parent_hash指向的父区块已被处理并认可
2. pow_chain_ref指向的PoW链区块已被处理并认可
3. 节点的本地时钟时间大于或等于GENESIS_TIME + slot_number * SLOT_DURATION计算得出的最小时间戳
未满足这三个条件时，客户端应延迟处理区块，直至三个条件都满足。
有鉴于PoS机制，出块将显著不同。客户端只在需要创建区块时检查其认为是规范链的链，并查找其时隙号；时隙到达时，按要求提议或证实区块。
信标链分叉选择规则
信标链使用的是“倾向包含最高时隙数合理区块（highest-slot-number justified block）的链”的Casper FFG分叉选择规则。从均来自同一个合理区块的诸多链间选择时，链使用“即时消息驱动的GHOST”（IMD GHOST）选择链的头部。
详见：
https://ethresear.ch/t/beacon-chain-casper-ffg-rpj-mini-spec/2760
网络模拟器实施见：
https://github.com/ethereum/research/blob/master/clock_disparity/ghost_node.py
以下为工作原理的例子（绿色代表完结区块，黄色代表合理区块，灰色代表证明）：
信标链状态迁移函数
现在定义下状态迁移函数。设置层面，状态迁移由两部分组成：
1. 结晶状态重算，仅在block.slot_number> = last_state_recalc + CYCLE_LENGTH时发生，且影响CrystallizedState和ActiveState
2. 每块处理，即每个区块都发生（结晶状态重算区块期间时，（每块处理）待结晶状态重算之后发生），且仅影响ActiveState
结晶状态重算通常关注验证人集的变更，包括调整余额、添加删除验证人以及处理交联和管理区块合理（block justification）；每块处理通常关注验证聚合签名并保存ActiveState中区块内活动相关的临时记录。
未完待续
https://notes.ethereum.org/SCIg8AH5SA-O4C1G1LYZHQ
