UNCLE BLOCKS I ETHEREUM FORKLARET

I Ethereum refererer udtrykket "uncle blocks" til gyldige blokke, der blev minet næsten samtidig med den kanoniske blok, men som ikke blev en del af den primære blockchain. I stedet for at blive forældreløse som i Bitcoin, modtager disse blokke stadig delvise belønninger for at bidrage til decentraliseringen og sikkerheden af ​​netværket.

For at forstå formålet med uncle blocks, overvej hvordan decentraliserede systemer som Ethereum fungerer. Minere konkurrerer om at løse kryptografiske gåder og udsende deres blok til netværket. På grund af netværkslatens kan forskellige minere løse gåden næsten samtidig og udbrede deres forskellige versioner af blokken til de omkringliggende noder. Til sidst bliver netværket enige om én blok til at fortsætte kæden og de andre henviser til uncles.

Ideen om at inkludere uncle blocks stammer fra et behov for at løse centraliseringsproblemet forårsaget af blokudbredelsesforsinkelser. I decentral mining havde noder tættere på blokophavsmanden større odds for at tilføje den næste blok, før andre modtog den. Denne ujævnhed underminerede retfærdigheden og opmuntrede til centralisering omkring hubs med lav latenstid. Ethereums løsning var at inkludere uncle-blokke i kædestrukturen ved at genkende deres beregningsindsats og integrere dem i sværheds- og belønningssystemet.

I henhold til Ethereums protokoldesign (oprindeligt under Proof-of-Work) kunne en kanonisk blok referere til op til to uncle-blokke fra de foregående syv generationer. Inkluderingen af ​​disse uncles gav ikke kun mindre ekstra belønninger til minere (op til 87,5% af hovedblokbelønningen), men bidrog også til den samlede kædesikkerhed ved at øge den effektive hashingkraft, der er indarbejdet i netværkets sværhedsberegning.

Ud over belønninger og retfærdighed spiller uncle-blokke en rolle i sikkerhed mod egoistisk mining. I egoistiske miningstrategier forsøger ondsindede aktører at tilbageholde fundne blokke for at opnå fordel. Ved at integrere uncles reducerede Ethereum effektiviteten af ​​sådanne angreb ved at anerkende de ærlige, næsten uheldige forsøg fra miners, der udsendte blokke uden ondsindet hensigt, men tabte udbredelseskapløbet.

Ethereums holdning til uncle-blokke adskiller sig fra Bitcoins behandling af forældede blokke. I Bitcoin bliver disse forældreløse - uden belønning eller anerkendelse - og bidrager dermed til spild af energi og centraliseringsincitamenter. I modsætning hertil repræsenterer Ethereums uncles en anerkendelse af en bloks delvise bidrag til systemets sikkerheds- og decentraliseringsmål.

Det er vigtigt at bemærke, at brugen af ​​uncles er direkte knyttet til Proof-of-Work-modellen, og Ethereums skift til Proof-of-Stake under "The Merge" i september 2022 gjorde uncle-blokke effektivt forældede. Deres historiske funktion giver dog et væsentligt indblik i, hvordan Ethereum prioriterede inklusion og netværkslighed i sine tidlige driftsår.

Uncle-blokke genereres ikke længere i Ethereum i dag, men forståelsen af ​​deres formål giver grundlæggende viden om Ethereums konsensusudvikling og netværkets mål om ligelig deltagelse, decentralisering og robusthed.

Ethereum introducerede formelt uncle blocks som en del af sit konsensus- og blokbelønningssystem for at imødegå ineffektiviteter i miningbaserede netværk. Deres inkludering var afgørende i Ethereums tidlige år, især under Proof-of-Work (PoW)-modellen før 2022. Lad os undersøge, hvordan uncle blocks teknisk set blev integreret i Ethereums arkitektur.

Uncle blocks henter vejledning fra GHOST (Greedy Heaviest Observed SubTree)-protokollen. I modsætning til Bitcoins lineære kædevalgsregel tillader GHOST delvis overvejelse af grene, der ikke bliver hovedkæden, og afspejler dermed den netværksdækkende indsats mere retfærdigt. Ethereum har taget en forenklet version til sig ved at tillade uncles at bidrage til hovedkædens sikkerhed og spille en rolle i beregningen af ​​den samlede sværhedsgrad.

Vigtige krav og betingelser

• Uncle-blokke skal være gyldige og minet samtidigt med eller kort før den overordnede blok.
• De skal være inden for seks generationer bagud i forhold til referenceblokken.
• De kan ikke refereres til mere end én gang; inkludering er kun tilladt én gang pr. kanonisk kæde.
• Maksimalt to uncle-blokke pr. blok var tilladt.

Ifølge Ethereums regler før skiftet til Proof-of-Stake modtog en miner en ekstra belønning for at inkludere uncle-blokke, når de gjorde det. Denne belønning var 1/32 ETH til 7/8 ETH afhængigt af afstanden mellem uncle'en og den kanoniske blok. Derudover modtog uncle mineren selv en belønning, der gav dem et incitament til at udgive deres blok, selvom den risikerede at blive sat på sidelinjen på grund af udbredelsesforsinkelse.

Teknisk set blev uncle-blokke refereret til i blokheaderens 'unclesHash'-felt. Blokken, der inkluderede uncle(s), vedligeholdt en liste, som, selvom den ikke udvidede den kanoniske kæde, blev en del af den officielle tilstandshistorie.

Støtten fra fællesskabet og udviklerne til dette system var betydelig, især med hensyn til at afbøde centralisering. Netværksarkitekter som Vitalik Buterin fremhævede ofte Ethereums mål om at repræsentere en mere retfærdig, decentraliseret ressourcefordeling - hvor geografiske eller hardwaremæssige fordele ikke blev uretmæssigt belønnet gennem urimelig udbredelsesledelse.

Statistisk relevans

I Ethereums PoW-æra var inkludering af uncle relativt hyppig, især i perioder med høj netværksbelastning eller forældet klientbrug. Faktisk havde ældre miningklienter eller dem med mindre optimal netværksforbindelse en tendens til at have højere rater af uncle-blokproduktion. Metrikplatforme som Etherscan leverede live sporing af uncle rate, som typisk varierede mellem 5 % og 20 %, primært afhængigt af netværksforhold og hash rate-fordeling.

Derudover anvendte minere ofte uncle mining-strategier i pooldynamik for at maksimere belønninger på tværs af deltagerne. Sådanne strategier var godartede og inden for protokolstandarder, hvilket afspejlede en tilpasningsevne til Ethereums inkluderende økosystemdesign.

På trods af nogle tekniske kompleksiteter demonstrerede Ethereums uncle block-politik en fremadtænkende holdning til at fremme netværksomfattende engagement og minimere orphan rates, der er almindelige i traditionelle PoW-strukturer.

Efter Ethereums overgang til Proof-of-Stake (PoS) i september 2022 – en begivenhed, der er bredt kendt som "*The Merge** – gennemgik de underliggende mekanismer, der styrer blokproduktion, et monumentalt skift. Ethereum, der ikke længere er afhængig af energiintensiv mining, erstattede minere med validatorer og eliminerede behovet for uncles helt. Arven fra uncle-blokke er dog stadig dybt forankret i Ethereums udviklingshistorie.

Under PoS følger nomineringen og valideringen af ​​blokke deterministiske algoritmer snarere end brute-force-beregning. Som sådan er der ingen samtidige "næsten-win"-situationer på grund af hash-kollisioner eller netværksudbredelsesforsinkelser. Derfor er der ikke længere plads til uncles i blokafslutningsprocessen – den er lineær og endelig af natur, koordineret via metoder som attesteringer og slot-timing inden for *Ethereums Beacon Chain*.

Alligevel lærte uncle-blokke vigtige lektioner om kædesikkerhed, retfærdighed og netværksdeltagelse. De fungerede som Ethereums løsning på problemet med "orphan block" (orphan blok) som Bitcoins struktur skabte, og forstærkede princippet om, at delvise bidrag til netværksindsatsen fortjente anerkendelse. Desuden kan incitamenter relateret til "uncle blocks" have bidraget til at holde Ethereum-mining decentraliseret i længere tid sammenlignet med Bitcoins stærkt centraliserede minedriftsbassindynamik.

Retrospektive diskussioner blandt Ethereum-kerneudviklere refererer ofte til "uncle blocks" i debatter om belønningspolitikker og netværksinklusion. For eksempel videreførte udviklingen af ​​EIP-politikker (Ethereum Improvement Proposals) den etiske begrundelse, der er indlejret i behandlingen af ​​"uncle blocks", til nye valideringsincitamentsmodeller – hvilket sikrer, at en anerkendelsesfilosofi forbliver til stede, selv i PoS-designrammer.

Uddannelsesmæssig og historisk betydning

For undervisere, studerende og udviklere, der studerer Ethereums udvikling, giver "uncle blocks" et casestudie fra den virkelige verden inden for decentraliseringsteori og protokoltilpasning. De indkapsler Ethereums iboende ønske om at fremme egalitære netværkspolitikker ved at adressere latens- og decentraliseringsbias, der lammede tidlige blockchain-frameworks.

Derudover fungerer uncle blocks for netværksanalytikere eller blockchain-historikere som indikatorer for Ethereums netværkstilstand over tid. For eksempel kan en *stigning i uncle rate* indikere øget overbelastning, ujævn udbredelse eller forskelle i softwareversioner. Disse målinger bruges fortsat i retrospektive analyser af netværksadfærd fra før-Merge-æraen.

Endelig har uncle blocks, selvom de er forældede i operationelle termer, påvirket andre blockchain-designs. Nogle Ethereum-baserede eller inspirerede projekter har bevaret lignende inklusionsstrategier for forældede blokke og henvist til fordelene ved decentralisering og retfærdighed. Som sådan fortsætter de ideer, der først blev implementeret gennem Ethereums uncle-model, med at informere bredere konsensusdesign- og blockchain-arkitekturdiskussioner verden over.

Afslutningsvis er uncle blocks ikke blot en løst teknisk detalje - de er et symbolsk og funktionelt bevis på Ethereums proaktive styring og engagement i lige deltagelse i tilladelsesløse systemer.