以太坊:以太坊2.0主网客户端性能比较：Lighthouse、Lodestar等_Lotoblock

基于最新的性能指标比较以太坊 2.0 主网上所有可用的客户端。

2020年12月以太坊 2.0 信标链发布之后，现在是时候介绍以及比较现有的协议实现了。本文作为该系列文章的第一部分，将按照字母排序比较 5 个主要客户端的信标链节点性能和资源利用率。

Lighthouse (Rust, Sigma Prime)

Lodestar (TypeScript, ChainSafe Systems)

Nimbus (Nim, Status)

Prysm (Go, Prysmatic Labs)

Teku (Java, ConsenSys Quorum)

以太坊 2.0 主网基础设施由三个主要组件组成：

信标链是 PoS (权益证明) 链。当前的以太坊 1.x 链 (共识为PoW) 与以太坊 2.0 合并之后，信标链将成为保障以太坊安全的主干网。

验证就好比 PoS 共识中的矿工。所有人都可以质押 32 ETH 成为验证者，有权提议新区块、对区块敲定进行投票，然后获得奖励。

罚没者正监视验证者是否作恶，以防攻击事件发生。任何一名验证者违反规则，都会受到惩罚并被移出网络。

当前Arbitrum以太坊上锁定资产价值突破40亿美元:金色财经报道，据Dune Analytics数据显示，当前Arbitrum以太坊（ERC20）链上锁定资产价值已突破40亿美元，本文撰写时达到40.40亿美元，累计以太坊（ERC20）链上锁定资产价值为84.15亿美元。截至目前，Arbitrum链上链上合约创建数量为1,960,999个，账户创建总量为443.2万个，其中活跃账户量为366.3万个。[2023/4/4 13:43:24]

需要注意的是，本文主要关注第一点，信标链是以太坊2.0网络的基础。研究人员可以在 Github 上找到所有相关的脚本、数据和绘图，以便进一步分析：

>byz-f / eth2-bench-mainnet

本文将重点列出这些发现

同步指标

第一个也是最令人兴奋的问题：同步以太坊 2.0 信标链节点信息需要多长时间，结果见下图。

在上表中，通过比较客户端同步相同的 slot 需要花多少时间来比较其同步进程。在评选结果之前 (虽然这不是本文的讨论范围)，关于该图表我们需要知道三件事。

分析师：EIP-1559或将推动以太坊价格在2021年超过1000美元:即将推出的Ethereum 2.0被视为价格催化剂。到目前为止，524288个ETH中的52993个已经交付，因此信标链可以按计划在2020年12月1日开始运行。此外，分析师Pentoshi认为EIP-1559具有巨大的潜力，有望将明年的ETH价格推动到1000美元以上。

EIP-1559是一项提案，旨在更改用于验证以太坊区块链上交易的收费机制。当前模型通过支付鼓励矿工验证交易的费用以与比特币相同的方式工作。费用越高，验证交易越快。（Crypto-news-flash）[2020/11/11 12:19:57]

1. ?Prysm (紫色线) 有个特殊的地方是，它会连接以太坊 1.x 节点，从验证者信息登记处获取所有 ETH 存款，然后从 Eth1 状态下构建 Eth2 创世。虽然从安全的角度来看，这一特性蛮有用的，因为用户不必信任 Prysm 的开发者以获得正确的创世状态，但是这一过程需要些时间。因此，客户端启动与同步启动的时间有明显的偏移。(#8209)。

2. ?由于出现 JavaScript 堆内存不足的问题，在基准测试时 Lodestar (灰色线)出现了崩溃 (#2005)。但是，它在10秒后由脚本自动重启。

3. 不可见：在初始同步时，Loderstar 还没有完全验证所有签名 (#1217)。因此，目前尚不清楚 Loderstar 与其他客户端的比较情况。

分析师：以太坊2.0或无法完全解决网络拥塞和高gas费用问题:加密货币分析师Alex Krüger在推特上表示，单一DeFi地址的数量正在迅速增加，自今年年初以来已经增加了35万个地址。虽然像Uniswap这样的DeFi平台在交易量上超过了Coinbase，但与Coinbase的3200万用户相比，它的用户群仍然很小。假设以太坊网络gas费用已经达到峰值，现在是一个很好的时间点来实际评估以太坊2.0在gas费用上会有多大的不同。

根据其分析，以太坊2.0最初设置为从64个分片开始，每个分片都可能作为一个独立的链来运行，具有自己的交易历史。在这种情况下，网络的交易能力将增加64倍。基于每个DeFi用户有四个地址的假设，这相当于大约有11.4万个单一用户。在每个DeFi用户只使用两个地址的乐观假设下，这个数字接近220000个用户。有64个分片，这相当于1400万用户——仍然没有达到Coinbase的处理能力。更糟糕的是，Coinbase只是几个大型交易所之一。遵循这位分析师的逻辑，以太坊2.0上的分片并不能完全解决其拥塞问题。（Crypto Briefing）[2020/9/20]

上面的图表中，我们可以看到 Lighthouse (橙色线) 整体表现出色，Prysm、Teku (绿色线) 和Nimbus (蓝色线) 在保持速度方面表现出色。但是，让我们再来看看下面的图表：

分析 | 以太坊与 BTC 180 天关联度有一定上行趋势 30天ROI持续下滑:据 TokenGazer 数据分析显示，截止至 10 月 17 日 11 时，以太坊价格为$174.43，总市值为$18,857.29M，主流交易所24H交易量约为$75.65M，环比昨日缩水24.97%；近期以太坊对比特币汇率有一定下滑趋势；基本面方面，以太坊链上交易量持续增长、链上DApp交易量有一定下滑、算力有一定回调、新增地址增长稳定；以太坊 30 天开发者指数约为 2.25；以太坊与 BTC 180 天关联度有一定上行趋势，30 天 ROI 持续下滑；ERC20 代币总市值约为以太坊总市值的 59.48%。[2019/10/17]

在这个图表中，我们把 Prysm 客户端启动和同步启动 (即第一个信标链区块产生) 之间的时间偏移删去。那么可以看出，单纯比较同步速度的话，Prysm 的表现略优于 Lighthouse，不到两个小时就能同步完成，而 Lighthouse 需要两个半小时。Teku 和 Nimbus 大概需要五个小时。

值得注意的是，Eth2 TypeScript 实现 (Lodestar使用的语言) 并不是仅为了成为运行一个全信标链或者验证者节点的首选客户端。相反，Lodestar将为以太坊2.0去中心化应用的所有web、浏览器和基于插件的组件提供基础设施。

动态 | 以太坊未确认交易87403?笔:根据etherscan.io数据显示，目前以太坊的网络未确认交易笔数为87403笔，相较此前网络拥堵更为严重。[2018/11/17]

假设我们知道了客户端的信标头区块当前所在的 slot 高度，并且可以查看在这 60 秒之前区块头的高度的话，我们就可以通过展示各客户端每秒同步的 slot 数 (用点表示)，来计算过去 60 秒的移动平均值以比较各客户端的同步速度。移动平均值超过 10 分钟的则用实线表示。

结果与前一个图表一致。尽管 Prysm 因为要花时间获取 Eth1-状态，它仍是同步速度最快的客户端，每秒同步 60 slots。Lighthouse 紧跟其后，每秒同步 46 slots。稍显落后的是 Teku (23/秒) 和 Nimbus (22/秒)。

然而什么是 slot 呢？在传统的区块链如比特币和 Eth1 链中，要么有区块要么没有。那么当比较这些链上的客户端性能时，我们会以块数/秒为单位来比较其同步速度。这跟以 slot数/秒 为单位有何不同呢？

在以太坊 2.0 中，每 12 秒总有一个指定的 slot。如果验证者被分配到一个 slot 中提议区块，该 slot 便有一个区块。然而，如果验证者错过该 slot，那么便是个空 slot (没有区块)，但尽管如此，slot 的计数将继续进行。因此，在以太坊2.0中，我们以 slots/秒 为单位计算同步速度。

在这个图表中，我们把 (时间) 这一变量删去，横坐标为已同步的 slot 数，并把上一个图表中的同步速度映射到该图表中。所有客户端都显示一个趋势：随着 slot 的增加同步速度下降。由于该数据是在以太坊 2.0 主网上搜集的，我们知道有一条验证者队列正排队等候进入 2.0 网络。在撰写本文时，等候队列上有 13_458 名验证者，按照每天新增 900 名验证者的速度来算，需要等待将近 15 天。

了解了以太坊 2.0 主网验证者数量呈线性增长之后，我们可以假设活跃验证者集的规模变大使得同步速度减缓。

计算资源指标

在上半部分中，我们仅分析了同步指标，选出同步最快的客户端。但是哪个客户端在资源利用方面快且高效呢？

上面的图表中，随着同步 slot 的数量增加，比较各客户端的数据库容量。值得注意的是，关于完全同步主网节点 (420_000 slots)，Lodestar 的占用空间最小，总共只有 1.49 GiB。Lighthouse (2.98 GiB) 和 Prysm (3.16 GiB) 的结果也不错。

我们知道 Eth1 节点存储完整的区块历史数据。尽管如此，Eth1 节点还是移除了历史状态以最小化数据库所需的磁盘空间。Eth2 节点与这个概念相当。在磁盘上储存所有块的同时，他们会删除最终状态。两者的主要区别为：为了方便起见，应将历史状态存储于时段边界中 (epoch boundaries)。目前，Nimbus 每 32 个 epoch 在时段边界存储状态，然而 Lodestar 每 1024 个 epoch 将状态记录在磁盘中。在图中可以清楚地看出差异。

该图表相同，但是绘制了同步期间每个客户端的常驻内存集的大小。从图中得出，Nimbus 客户端非常高效，在信标链主网的整个处理过程仅需要约 1 GiB RAM。紧接其后的是 Lighthouse 和 Lodestar，均略低于 3 GiB。

注意：Java 分配给 Teku 的堆外内存不在客户端开发者的控制范围之内。JVM 对可用内存的消耗量特别大。Teku 的指标结果在可用内存总量不同的情况下差异十分大。

最后但同样重要的一点是，让我们看一下 CPU 的利用率。在上面图表中可以看到客户端之间的一些有趣差异。

区块链属于一种高度分层的数据结构。同步区块链数据、验证区块以及计算最新状态，大部分工作都是按序列进行的。因此，客户端面临的挑战便是尽可能地使该进程平行化。图表显示的结果与同步速度指标相当，Prysm 和 Lighthouse 领先 (数值更高意味着更加有效)，而 Teku 保持良好。

FAQ

Q: 文章不错，但请问为什么你没有比较流量指标呢？

A: 我有比较，只是没有对所有指标比较都进行评论。你可以在 Github 上找到没有进行注释的点对点、流量指标，想要进一步研究的话访问：eth2-bench-mainnet/doc/00-plots-uncommented.md

Q: 你个人来说推荐哪个客户端？

A: 这个问题很难回答。靠感觉走的话，我选择 Lighthouse，我觉得它的总体用户体验、性能、功能以及工具可用性都很好。然而，Prysm 仍是最成熟并且是目前最快的客户端。Teku 的使用体验也很好，我认为所有客户端都是产品级别的。

Q: 信标链数据库大小会超过 1 TiB 吗？

不，首先，与 Eth1 相比，信标链本身相对较小。驱动数据库大小的主要因素是信标状态。然而，与 Eth1 相比，Eth2 并不需要将所有状态存储在磁盘中，因为用户总是可以从本地运行的区块中重建任何状态。

除此之外，PoS 有敲定这一工序，而 PoW没有 (reorgs, 51% 攻击)。一旦区块被敲定，该区块永远不会被篡改。敲定的意思是，将来客户端不用再从创世开始同步链的数据，而是获取最后敲定的 epoch 的最新链头的数据。

原文链接：

https://dev.to/q9/ethereum-2-0-mainnet-clients-3and

来源 | dev.to/q9

作者 |?Afri Schoedon

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