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,SigmaPrime)
Lodestar(TypeScript,ChainSafeSystems)
Nimbus(Nim,Status)
Prysm(Go,PrysmaticLabs)
Teku(Java,ConsenSysQuorum)
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32ETH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。
以太坊信标链待定验证者数量达3.345万，创历史新高:5月11日消息，据21Shares研究分析师Tom Wan在社交媒体披露数据显示，以太坊信标链上的待定验证者数量已达到3.345万，创下历史新高。与此同时，当前只有1个验证者在退出队列，约4180个验证者在提款队列。
此外，到目前为止以太坊已经处理了超过300万笔部分提款（奖励）和46000笔全部提款交易（其中70%来自Kraken、Coinbase、Binance等CEX）。值得注意的是，Lido已经从部分提款中获得了约27.4万枚ETH，可以随时用于兑现任何赎回。[2023/5/11 14:56:37]
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。
研究表明，以太坊上超过300亿美元的NFT交易量是虚拟交易:12月25日消息，根据匿名研究员hildobby的分析，2022 年以太坊上的 NFT 总交易量中，虚拟交易量占一半以上（58%）。该策略在 1 月达到顶峰，虚拟交易量占当月的 NFT 总交易量的 80% 以上。
研究人员使用四个过滤器来剔除最有可能指向虚拟交易的奇怪交易行为。首先，他们过滤掉了同一钱包地址之间明显的 NFT 交易。其次，他们研究了两个不同钱包地址之间同一 NFT 的来回交易，这是最常见的虚拟交易策略之一。第三，如果一个钱包地址购买了同一个 NFT 三次或更多次，由于这种情况不太可能被标记为虚拟交易。最后，如果 NFT 交易中的买家和卖家的钱包最初是由同一个钱包资助的，那么很明显他们之间存在联系，因此被标记为虚拟交易。hildobby 将虚拟交易活动的增加归因于 NFT 市场之间争夺交易量市场份额的竞争加剧。[2022/12/25 22:06:44]
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。
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)。
以太坊分叉Ethereum Fair发布Bellatrix合并后的最新测试网:9月6日，据官方推特，目前Ethereum Fair(ETF)技术社区已发布Bellatrix合并后的最新测试网，也合并了Sentry Omega(v1.10.23)以太坊版本，目前是分叉领域最新的测试网版本。据悉，Bellatrix是以太坊1.0与以太坊2.0合并的硬分叉，同时也是正式合并之前的必要步骤。[2022/9/7 13:12:49]
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。
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：
攻击Ronin的黑客向中间地址转入3302.6枚以太坊，并将1400枚以太坊转入Tornado Cash:4月14日消息，攻击 Ronin 的黑客向中间地址（0x1Bf53ce80FF2ed5711b8A2DB8f7EA5b38DA118d6）转入 3302.6 枚以太坊，并将 1400 枚以太坊分 14 次转入 Tornado Cash 中。[2022/4/14 14:23:41]
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，Eth2TypeScript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。
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。
声音 | eToro市场分析师：以太坊价格跳跃有助于推动市场上涨:据彭博消息，eToro的高级市场分析师Mati Greenspan表示，年初以后比特币首次接近接近4000美元，或许是因为摩根大通使用的是分布式分类帐技术，推出加密货币，这可能对行业产生了积极影响。以太坊的价格跳跃与加密货币的生产有关，这有助于创造一个将大多数加密货币价格推高的乐观环境。[2019/2/20]
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60slots。Lighthouse紧跟其后，每秒同步46slots。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_000slots)，Lodestar的占用空间最小，总共只有1.49GiB。Lighthouse(2.98GiB)和Prysm(3.16GiB)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(epochboundaries)。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1GiBRAM。紧接其后的是Lighthouse和Lodestar，均略低于3GiB。
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1TiB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|?AfriSchoedon
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