CardanoIOHK官网博客：组合器使Shelley硬分叉的工作变得轻松

原文及图片来自IOHK官网博客，原作者为市场部编辑Anthony Quinn，由卡尔达诺大使陈哲Anson翻译。

自从去年启动激励性测试网，标志着Shelley时代的到来之后，Cardano平台进入了快速发展的时期。在过去的30个月中，我们的Ouroboros Classic共识协议已经为Cardano Byron和ada加密货币提供了支持，我们将很快切换到Ouroboros Praos。这是我们的股权证明（PoS）协议的版本，该协议最初将在Cardano去中心化过程中为Shelley提供动力。它建立在抵押过程中，为ada持有者和股份池所有者提供奖励。

我们在2月20日用硬分叉对Cardano进行了升级，该硬分叉将主网从最初共识协议Ouroboros Classic切换到了更新版本Ouroboros BFT。这款BFT硬分叉在Ouroboros BFT协议下开始了它的过渡时期，是精简版的协议，能帮助我们切换到Praos，同时防止任何恶意行为。许多人甚至可能没有注意到，对于Daedalus钱包用户而言，这就是标准的软件更新。交易所必须手动升级，但是他们有几个星期的时间来升级，我们随时可以提供帮助。

下一事件是3月30日的“ Byron重启”。它为Cardano的许多组件发布了全新的代码，包括支持委托和去中心化的的新节点以及未来的Shelley功能。新代码库的一大优势在于，它已被重新设计为模块化，因此可以更改许多组件而不会影响其他组件。

反过来，BFT将充当Shelley硬分叉的起点，一旦我们对Haskell测试网感到满意，BFT就会发生。对于交易所，ada持有者和钱包用户而言，第二次硬分叉的过程与2月的分叉过程类似，希望这并不是一个什么大事件。

尽管表面上看起来一切顺利，但仍有许多活动在悄悄地进行着。就像鸭子在池塘中平静地游泳一样-而它的脚却疯狂地在平静的水面之下划动着-我们的区块链工程师就在辛苦地做着这样的工作。

因此，我们请了Cardano项目的两名主要工程师Duncan Coutts和Edsko de Vries，从而了解他们是如何怎么工作的。Duncan在过去三年中一直是Cardano的架构负责人，而Duncan和Edsko在他们之间已经使用Haskell长达35年。Haskell是用来开发Cardano的编程语言。

邓肯，你是怎么做到的？

邓肯：如Cardano路线图所述，IOHK的区块链工程师相信代码的顺利更新。它不是试图通过一次更新就从Ouroboros Classic过渡到Praos（这将是一项非常复杂的任务），而是使用Ouroboros BFT作为中介的两阶段方法（开篇图片）。BFT代码与在Byron重新启动时发布的Byron阶段的联盟节点和Shelley节点都兼容。这就像接力赛：一个跑步者（在我们的例子中，运行一个协议）进入切换盒，另一个跑步者正在等待；他们同步速度（因此彼此完全兼容），然后移交接力棒（操作主网），然后带有接力棒的新跑步者从交接箱继续下一圈。

Daedalus Flight流程帮助我们快速开发和测试了一个新的钱包，一旦每个人都在主网上运行了它，并且一旦我们完成了核心节点的交换，旧代码就变得多余了。我们现在正处于过渡阶段，4月24日发布了新的主网Daedalus钱包。

正如IOHK首席执行官Charles Hoskinson在其有关硬分叉的白板视频中所描述的那样，我们的目标是“优雅地进入Shelley”。进行此操作的重要工具是创建硬分叉组合器。

听起来像台机器，那它是什么呢？

邓肯：组合器只是将其他事物组合在一起的技术术语。例如，加法是数字的组合。硬分叉组合器将两个协议组合为一个协议，我们称这是两种协议的顺序组合，因为它先运行第一个协议一段时间，然后又切换到第二个协议。在我们的案例中，这是我们从BTF迁移到Praos时的两个版本的Ouroboros。

所有这些的聪明之处在于，使用离散模块来完成其工作，同时尽可能少地让两者了解彼此和区块链。简洁是关键，而这一过程中我们会提取所谓的“抽象”细节。大多数共识模块甚至不必知道它们正在处理一种加密货币，并且可能会将几乎任何东西都放在区块链上。例如，我们在研讨会上使用Ouroboros区块链上的神奇宝贝Ledger作为一个示例。唯一不同的是Ledger规则，而共识是相同的。您只需进行设置即可–在语法术语中“实例化“它-使用玩神奇宝贝而不是UTXO样式记帐的规则。[对技术有兴趣的读者，请注意Edsko在之后的博客文章中进一步研究“抽象”过程和组合器。

您让它听起来很简单！

邓肯：实际上这很棘手，因为Cardano会同时运行ada加密货币和其他很多东西。可以将其想象为在开车行驶和拖曳大篷车时改变汽车的所有车轮。因此，我们必须确保能够以完全可靠的方式执行此操作。

我们本可以将其作为一次性任务来解决，但是使用协议组合器以通用方式完成此任务是有意义的。我们之所以选择这种方法，是因为我们可以获得更好的结果，并且对确保代码正常运行至关重要的测试变得更加容易。最重要的是，还会有更多的硬分叉，这使选择更加明确。例如，当我们接近Cardano发展的顶点并跨过Goguen，Basho和Voltaire阶段时，每个阶段至少会有一个硬分叉。

那么，您如何应对棘手的问题呢？

邓肯：好吧，首先，我们必须要执行，而无需研究。研究人员将单个协议描述为独立的，完美的东西。但这不是我们的位置。在开始使用其他链条之后，我们正在尝试运行Praos。这项研究并未涵盖Edsko正在进行的工作，即以一种通用的方式从一种协议过渡到另一种协议，而且很难，很复杂。所有细节都需要很多思考，需要花费很多时间。但是在Cardano代码库之间切换并不是学者可以期望的那种发布。它没有新颖性，只是一个实施问题。

埃德斯科，您能举个例子吗？

正如Duncan所说，对于研究人员来说，这些实现问题是微不足道的，但处理它们是我们工作的99％。考虑到区块链的时间问题，这几个礼拜我一直不停的努力。时间划分为多个时间空挡，每个空挡最多可包含一个块。在现实世界中，我们经常需要在时间空挡号码和时间之间进行转换，例如，当某个节点需要知道“轮到我了吗？”以生成下一个区块时。这是Cardano的基础，但是空挡的长度在硬分叉之后改变。对于拜伦来说，时间空挡是20秒；对于雪莱来说，将是两秒钟，甚至一秒钟。要真正使事情复杂化，制作硬分叉的确切时间点取决于链本身。但是，我需要知道转换点在什么时候。这很麻烦：要进行时间空挡转换，我需要知道区块链的状态，但是要知道状态，我需要知道时间空挡的转换！

这是真正鸡与蛋领域，有许多复杂的事物需要解开。我们必须非常精确地对待事情。从理论上讲，这可能是微不足道的，但是很难弄清事物并确保它不是一个循环问题。

我们无法承担错的责任，那么您怎么知道自己是对的呢？

邓肯：这是一个很好的问题。我的答复是，您从两个层面来回答。第一个是知识分子：您分析问题，数学，与同事交谈并进行角力，直到您看到所有问题如何融合。其次，我们进行了所有QuickCheck测试，以使我们确信它可以完成我们认为的操作。我们进行了广泛的测试，这些测试确实将我们带入了您可能不会想到的异常情况，包括这种转换。每次更改一行代码，我们都可以进行100,000个测试。[LaünBrünjes撰写了有关Haskell的创始人之一John Hughes如何帮助IOHK制定其测试策略的文章。]

埃德斯科：是的，我同意这两点。在组合器方面，我通过考虑我编写的代码需要提供的保证，以及反过来又需要分类账的保证，来解决这些问题。我画了一个数学证明，证明这种“如果-那么”推理确实是合理的，然后转向形式化方法团队。正式的方法团队是建立描述区块链的数学规则的人员，然后他们可以以提供所需保证的方式来调整规则。

关于邓肯的第二点，我知道我上面提到的时间问题通过数学思考和测试是正确的。当我们拥有完整的区块链时，时序决策很容易，但是当我们必须对未来进行预测时，时序决策就很难。幸运的是，我们的设置方式意味着我可以轻松创建测试区块链。因此，我可以创建一个完整的区块链，然后将该链切成两半。我将前半部分视为现在。并设置另一半。然后，我可以使用“现在”（上半部分）对“未来”（下半部分）做出预测，并对照整体（在此基础上容易进行计算）进行验证。如果他们匹配，那么我知道一切都很好。

您什么时候开始的？

埃德斯科：邓肯提出OBFT的天才想法之后。因此，我一直在考虑关闭和关闭组合器18个月。从2018年10月开始对Ouroboros进行模块化重写的一开始，这就是一个设计目标，我第一次致力于GitHub存储库。此后不久，2018年12月，我们与OBFT和Praos进行了原型演示。

有多少人参与其中？

邓肯：许多人一直在研究共识代码，但是只要遇到任何困难，例如组合器，我们就会把它交给埃德斯科：他是我们的软件工程师，非常出色！这是Haskell编程的一种自由攀登方式，而不是借助正式方法的支持来攀登。

最后还有什么的想法要分享吗？

邓肯：现在正在逐步淘汰正在运行的代码，并且不久之后一个月前运行Cardano的代码将不再存在。一旦每个人都在主网上运行了新代码，并且一旦我们完成了核心节点之间的交换，旧代码就变得多余了。我们现在正处于过渡阶段，没有人大喊着天空正在塌落，没有人注意到它。

埃德斯科：就其本身而言，这是一个相当大的成就。OBFT的思想对于进行过渡至关重要，但是一旦我们过渡到Shelley，它就不再重要。这是我们真正放弃传统代码的一种方法，这通常很难做到，因为银行知道它们的成本。

邓肯：如果一切正常，您将不会注意到（背后发生的）任何事情。

邓肯和埃德斯科，谢谢您的宝贵时间。

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编译者/作者：币圈小飞哥

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