以太坊2.0主网客户端性能比较：Lighthouse、Lodestar等

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。

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：

过去30天交易所的以太坊余额大幅下降，并创下12.6%的新低:金色财经报道，Glassnode数据显示，过去30天，交易所的以太坊余额大幅下降，并创下12.6%的新低。2022年11月，以太币交易余额也出现了类似的下降，随后大幅上涨33%。尽管有可能出现反弹，但交易者需要保持谨慎，因为本次交易所余额下降可能是由美国证券交易委员会针对币安和Coinbase的行动引发的。[2023/6/26 22:00:02]

>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。

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)。

以太坊唯一地址总数超过2.04亿，ETH2质押量超过450万:9月4日消息，据Dune Analytics和Etherscan数据显示，在过去一个月内，以太坊唯一地址数增加了超过200万个，累计地址超过2.04亿；ETH2质押量增加超过30万，累计达到4582963个。[2022/9/4 13:08:06]

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：

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。

安永已开源以太坊二层方案Nightfall 3，采用ZK-Optimistic Rollup机制:7月2日消息，安永宣布推出并开源以太坊二层方案c，Nightfall 3采用ZK-Optimistic Rollup机制，将零知识证明（ZK或ZKP）与处理交易验证的新模型相结合，以提高效率并降低交易成本。ZK-Optimistic Rollup为了确保只有正确形成的第二层区块被纳入最终的区块链记录，从经济上激励用户挑战不正确的区块，当提出挑战时，智能合约对挑战的准确性进行仲裁，奖励正确的挑战，并删除不正确的第二层区块。（Prnewswire）[2021/7/2 0:22:54]

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。

以太坊测试网Ropsten压力测试没有任何问题:官方消息，以太坊开发者Tim Beiko更新以太坊测试网Ropsten压力测试结果，没有任何问题，下图是baseFeePerGas随时间变化的图表。Tim Beiko介绍图表表示，Ropsten进行伦敦升级后，初始值设置为1 gwei，大的峰值为压力测试，后面是关闭了发送垃圾邮件。此外，Tim Beiko表示，可能对其它测试网进行压力测试。

此前消息，以太坊开发者Tim Beiko表示，当以太坊测试网上线伦敦升级后，应该尝试做一个压力测试，用交易填充网络上的大约100个区块，看看客户端（以及潜在的基础设施）如何处理这个问题。[2021/6/27 0:09:35]

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。

分析 | 以太坊主流交易所交易量下滑 新增地址以较高速率增长:据 TokenGazer 数据分析显示，截止至 10?月 9日 11 时，以太坊价格为$180.49，总市值为$19,482.81M，主流交易所24H交易量约为$76.92M，环比昨日缩水37.07%；近期以太坊对比特币汇率维持上行趋势；基本面方面，以太坊链上交易量、链上DApp交易量持续上行、算力下滑、新增地址以较高速率增长；以太坊 30 天开发者指数约为 2.28；以太坊与 BTC 180 天关联度有一定回调，30 天 ROI表现不佳；近期锁定在Maker中的ETH总量下滑趋势放缓；ERC20 代币总市值约为以太坊总市值的 56.70%。[2019/10/9]

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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