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安全性

回想⼀下,我们的主要⽬标是证明安全性和活跃性。在本节中,我们证明安全性,其做法与 Casper FFG [7] 类似;主要区别在于我们使⽤时期边界对(⽽不是 Casper 的检查点区块),并且我们的最终确定定义更为复杂。因此,我们需要以下论点,它必然⽐ Casper 中的对应思想更复杂。
引理 5.1。 在视图 $G$ 中,如果 $(B$$F$$, f) ∈ F(G)$$(B$$J$$, j) ∈ J(G)$,且 $j > f$,则 $B$$F$ 必定是 $B$$J$ 的祖先,或者区块链是 (1/3)-可削减的 - 具体来说,必须存在 $V$ 的 2 个子集 $V1,V2$,每个子集的总权益至少为 $2N/3$,使得它们的交集都违反削减条件(S1)或都违反削减条件(S2)。

证明。 预期⽭盾,假设有⼀对 $(B$$J$$, j)$$j > f$,且 $B$$J$ 不是 $B$$F$ 的后代。根据最终性定义,在 $G$ 中,我们必须有 $(B$$F$$, f)\overset{J}{\rightarrow}(B$$k$$, f+k)$ ,其中我们有⼀系列相邻的时期边界对 $(B$$F$ $,$ $f),(B$$1$$, f + 1), . . . ,(B$$k$$, f + k)$
由于 $(B$$J$$, j)$ 是合理的,且 $B$$J$ 不是 $B$$F$ 的后代,在不失⼀般性的情况下(通过绝⼤多数链接向后追溯),我们可以假设 $(B$$J$$, j)$ 是最早的此类违规⾏为,这意味着我们可以假设 $(B$$l$$, l)\overset{J}{\rightarrow}(B, j)$,其中 $l < f$$j > f$(这⾥我们使⽤引理 4.11,它告诉我们没有两个被证明的区块具有相同的 aep(),否则我们已经完成了 2 个权重为 $2N/3$ 的验证器⼦集,每个⼦集都违反了(S1);这就是我们不必担⼼相等情况的原因)。由于 $B$$1$$, . . . , B$$k$ 都是合理的但是是 $B$$F$ 的后代,我们知道 $B$$J$ 不可能是这些区块中的任何⼀个,所以我们必须有 $j > f + k$。这意味着视图 $G$ 看到 $V$ 的某个⼦集 $V1$ 的总权益超过 $2N/3$ 已经做出了证明来证明检查点边 $(B$$l$$, l){\rightarrow}(B$$J$$, j)$,因此对于任何这样的证明 $α1$, aep(LJ($α1$)) $=l$ 和 ep($α1$) $= j$。类似地, $G$还看到超过 $2N/3$ 权重的验证者 $V2$ 已经做出证明证明 $(B$$F$$, f){\rightarrow}(B$$k$$, f+k)$,因此对于任何此类证明 $α2$, aep(LJ($α2$)) $=f$ 和 ep($α2$) $= f + k$。因此,对于交集 $V1 ∩ V2$ 中的任何⼈,他们做了两个不同的证明 $α1$ 属于前一种类型, $α2$ 属于后一种类型。因为
$$l < f < f + k < j,$$ 我们知道 $$aep (LJ (α1)) < aep (LJ (α2)) < ep (α2) < ep (α1),$$ 这使得它们可以被 (S2) 削减。

我们现在已准备好证明安全性。
定理 5.2(安全性)。在视图 $G$ 中,如果我们不具备以下属性,则 $G$ 是 (1/3)-可削减的。

  1. 当视图更新时, $F(G)$ 中的任何对都会保留在 $F(G)$ 中。
  2. $(B, j) ∈ F(G)$,则 $B$$G$ 的规范链中。

证明。 第⼀个属性从 $F(G)$$J(G$) 的定义中很容易看出,因此我们省略证明。
算法 4.2 的定义表明,规范链总是经过具有最⾼证明时期 $j$ 的合理对,因此根据引理 5.1,必须经过 $F(G)$ 中最⾼的最终对。因此,⾜以证明没有两个最终确定的区块发⽣冲突,因为所有最终确定的区块必须位于同⼀条链上,我们刚刚表明这条链必须是规范链的⼦集。
我们现在证明,如果 $(B$$1$$,f$$1$$),(B$$2$$,f$$2$$) ∈ F(G)$ 但是 $B$$1$$B$$2$ 冲突,则 $G$ 是 (1/3)-可削减的。
不失⼀般性, $f2 > f1$。由于 $(B$$2$$, f$$2$$)$已最终确定,因此它是合理的,我们可以应⽤引理 5.1。这表明,要么 $B$$2$ 必须是 $B$$1$ 的后代(由于它们冲突,因此假设是不可能的),要么 $G$ 是 (1/3)-可削减的,正如所期望的那样。

最后,为了从定理中获得我们最初的安全概念,请注意,最终确定的区块的定义会⾃动保留在未来视图中。