L'évolution technique du système d'attestation d'Ethereum
Le cofondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, a récemment publié une série d'articles sur le développement futur d'Ethereum, couvrant six parties clés de la feuille de route d'Ethereum. Cet article se concentrera sur la première partie de la feuille de route "The Merge", en explorant les conceptions techniques de mécanisme d'attestation (PoS) et les possibilités d'amélioration.
"La fusion" est considérée comme l'un des événements les plus importants de l'histoire d'Ethereum, marquant la transition de la preuve de travail (PoW) à la preuve d'enjeu (PoS). Après près de deux ans de fonctionnement stable, le système PoS d'Ethereum a montré d'excellentes performances en termes de stabilité, de performance et de décentralisation. Cependant, le mécanisme de preuve d'enjeu présente encore certains domaines importants qui nécessitent des améliorations.
La feuille de route de développement d'Ethereum pour 2023 se concentre principalement sur deux aspects : d'une part, l'amélioration des caractéristiques techniques, telles que l'augmentation de la stabilité, des performances et de l'accessibilité pour les petits validateurs ; d'autre part, faire face aux risques de centralisation par le biais de réformes des mécanismes économiques. Il convient de noter que ces idées ne constituent pas une liste exhaustive d'améliorations pour l'attestation, mais plutôt des solutions actuellement envisagées.
L'objectif principal de la fusion
Détermination de la certitude dans un seul créneau (SSF) : Réduire considérablement le temps de finalisation du bloc de 15 minutes, idéalement en proposant et en finalisant le bloc dans le même créneau.
Confirmer et finaliser les transactions à la vitesse la plus rapide tout en maintenant la décentralisation.
Améliorer la faisabilité de la participation des stakers indépendants.
Renforcer la robustesse du système.
Améliorer la capacité d'Ethereum à résister aux attaques à 51 %, y compris la prévention des inversions de finalité, l'arrêt de la finalité et la censure.
Détermination de créneau unique et démocratisation du staking
Actuellement, un bloc Ethereum nécessite environ 15 minutes pour être confirmé, et il faut 32 ETH pour devenir un validateur. C'est le résultat d'un compromis entre trois objectifs :
Maximiser le nombre de validateurs participant au staking
Minimiser le temps de finalisation
Minimiser les coûts d'exécution des nœuds
Ces trois objectifs sont en contradiction. Pour parvenir à la finalité économique (, l'attaquant doit détruire une grande quantité d'ÉTH pour restaurer les blocs déterminés ). À chaque fois qu'une finalité est atteinte, chaque validateur doit signer deux messages. Par conséquent, si le nombre de validateurs est élevé, il faut soit beaucoup de temps pour traiter toutes les signatures, soit des nœuds très puissants pour traiter toutes les signatures en même temps.
L'un des objectifs principaux d'Ethereum est de s'assurer que même si une attaque réussit, l'attaquant devra en payer un prix élevé. C'est ce que signifie "finalité économique". En revanche, certaines blockchains sans finalité économique comme Algorand( utilisent un comité sélectionné au hasard pour déterminer chaque créneau horaire, mais le problème de cette méthode est que si l'attaquant contrôle 51 % des validateurs, le coût de l'attaque est extrêmement faible.
Ainsi, Ethereum nécessite la participation de tous les validateurs pour réaliser la finalité économique, et ne peut pas se permettre une approche simple basée sur un comité.
Dans l'idéal, Ethereum espère réaliser deux améliorations tout en conservant la finalité économique.
Compléter la confirmation du bloc dans un créneau temporel ) idéalement maintenir ou réduire la durée actuelle du créneau de 12 secondes (
Abaisser le seuil de mise en jeu de 32 Éther à 1 Éther
Le premier point permet à tous les utilisateurs de bénéficier d'une protection de sécurité de niveau supérieur, en simplifiant les protocoles et les infrastructures environnantes. Le deuxième point aide à soutenir les stakers indépendants, en résolvant le problème du seuil minimum de 32 ETH qui empêche les particuliers de participer.
Cependant, des objectifs de détermination plus rapides et de démocratisation des attestations sont en conflit avec l'objectif de minimiser les dépenses. C'est précisément la raison pour laquelle Ethereum n'a pas initialement adopté la détermination à un seul créneau. Cependant, des recherches récentes ont proposé quelques solutions possibles.
![Progrès de la mise à niveau technique du protocole Ethereum (1) : The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93f3ed93a0381371efdfb72d23e8c693.webp(
Proposition de déterminisme à un seul créneau
Pour réaliser la détermination unique à un instant donné dans le cadre d'une participation de validateurs à grande échelle, tout en évitant des coûts d'exploitation trop élevés pour les nœuds, il existe actuellement plusieurs solutions de pointe :
Améliorer le protocole d'agrégation des signatures, peut-être en s'appuyant sur la technologie ZK-SNARKs, permettant le traitement des signatures de millions de validateurs au sein d'un seul créneau. Horn est une solution proposée pour améliorer le protocole d'agrégation.
Mécanisme du comité Orbit, permettant à un comité de taille moyenne choisi au hasard d'être responsable de la finalité de la chaîne, tout en maintenant des caractéristiques de coût d'attaque élevé. Orbit utilise l'hétérogénéité de la taille des dépôts des validateurs pour attribuer des rôles correspondants aux petits validateurs tout en garantissant la finalité économique.
Mécanisme de double staking, avec deux types de stakers : l'un ayant besoin d'un dépôt plus élevé, l'autre ayant des exigences de dépôt plus faibles. Seul le niveau de dépôt élevé participe directement à la fourniture de la finalité économique. Pour les droits et responsabilités du niveau de dépôt faible, plusieurs propositions existent, y compris le droit de staking délégué, le tirage au sort pour participer à la confirmation des blocs, et le droit de générer des listes.
Chaque solution a ses avantages et ses inconvénients : la difficulté technique du cracking par force brute est élevée ; le comité Orbit doit vérifier la sécurité et les caractéristiques ; le mécanisme de double mise peut faire face à des risques de centralisation.
Élection d'un leader secret unique
Actuellement, le proposeur du prochain bloc peut être connu à l'avance, ce qui présente une vulnérabilité de sécurité : un attaquant peut surveiller le réseau, déterminer l'adresse IP des validateurs et lancer une attaque DoS au moment où ils vont proposer le bloc.
Le protocole d'élection de leader secret unique résout ce problème en créant un "ID de vérificateur aveugle" pour chaque vérificateur, puis en permettant à plusieurs proposeurs d'avoir la possibilité de réorganiser et de re-bidouiller le pool d'ID aveugles.
Cependant, il n'est pas facile de mettre en œuvre un protocole d'élection à un seul leader secret suffisamment simple. La simplicité du protocole Ethereum est cruciale, et nous ne souhaitons pas en augmenter davantage la complexité. Le schéma SSLE simplifié utilisant des signatures en anneau ne nécessite que quelques centaines de lignes de code de spécification, mais introduit de nouvelles hypothèses cryptographiques.
Comment réaliser un SSLE suffisamment efficace contre les quantiques est également un défi. Il se peut que la complexité supplémentaire du SSLE ne descende à un niveau acceptable que lorsque nous introduisons, pour d'autres raisons, un mécanisme d'exécution de preuves zéro connaissance généralisées dans le protocole Ethereum L1.
![Éther protocole technique mise à jour perspective analyse (1) : The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-153ba8816e34fe273a854b70b061774c.webp(
Confirmation de transaction plus rapide
Réduire le temps de confirmation des transactions d'Ethereum de 12 secondes à 4 secondes améliorera considérablement l'expérience utilisateur sur L1 et les rollups, augmentera l'efficacité des protocoles DeFi et rendra L2 plus décentralisé.
Il existe deux principales voies technologiques :
Réduire l'intervalle de temps à 8 secondes ou 4 secondes
Permettre aux proposeurs de publier des pré-confirmations dans un seul créneau horaire.
Cependant, la faisabilité de réduire le temps d'intervalle reste incertaine. Même maintenant, de nombreux stakers dans plusieurs régions ont du mal à obtenir des attestations assez rapidement. Un intervalle de 4 secondes pourrait entraîner une centralisation des validateurs, rendant difficile pour la plupart des régions de devenir des validateurs.
La méthode de préconfirmation peut améliorer le temps d'inclusion moyen, mais ne peut pas améliorer le pire des cas. De plus, comment inciter à la préconfirmation reste un problème à résoudre.
Alternatives aux attaques quantiques
Face aux menaces potentielles des calculs quantiques, Ethereum doit développer activement des alternatives résistantes aux attaques quantiques. Chaque partie du protocole qui dépend des courbes elliptiques doit être basée sur des solutions de hachage ou d'autres alternatives résistantes aux quantiques. Cela prouve qu'il est raisonnable de rester conservateur dans les hypothèses de performance de la conception de l'attestation.
![Ethereum protocol upgrade prospects analysis (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7bc9f3396191ee49aa1225eb188586df.webp(
Résumé
L'évolution technique du système d'attestation d'Ethereum fait face à de nombreux défis. En raison du seuil de mise en jeu élevé, les fournisseurs de services de mise en jeu, dirigés par Lido, sont devenus le choix privilégié pour la mise en jeu des nœuds, et les solutions de double mise en jeu présentent également un certain degré de risque de centralisation.
Pour faire face à ces défis, la détermination de la singularité temporelle, la démocratisation de l'attestation, l'élection d'un leader secret unique, la confirmation plus rapide des transactions et le développement d'alternatives résistantes aux attaques quantiques sont tous des problèmes importants que Ethereum doit résoudre.
Vitalik a réfléchi en profondeur à la mise à niveau "The Merge", proposant une combinaison de diverses solutions techniques et explorant le potentiel de la conception de la technologie PoS ainsi que des voies de mise à niveau viables.
Dans le processus de mise à niveau technique, Ethereum continue d'explorer l'innovation, en pesant le pour et le contre entre différentes solutions pour trouver le chemin de développement le plus adapté, réalisant ainsi une plus grande sécurité, performance et décentralisation.
![Analyse des perspectives de mise à niveau technique du protocole Ethereum (1) : The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8a62f08e888c99c5c5d45ad550de5927.webp(
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· Il y a 4h
Vitalik Buterin est vraiment fiable
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LayerZeroEnjoyer
· Il y a 4h
Le vieux V est toujours en train d'écrire sa thèse ?
Feuille de route de mise à niveau technique du système de preuve d'attestation d'Ethereum
L'évolution technique du système d'attestation d'Ethereum
Le cofondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, a récemment publié une série d'articles sur le développement futur d'Ethereum, couvrant six parties clés de la feuille de route d'Ethereum. Cet article se concentrera sur la première partie de la feuille de route "The Merge", en explorant les conceptions techniques de mécanisme d'attestation (PoS) et les possibilités d'amélioration.
"La fusion" est considérée comme l'un des événements les plus importants de l'histoire d'Ethereum, marquant la transition de la preuve de travail (PoW) à la preuve d'enjeu (PoS). Après près de deux ans de fonctionnement stable, le système PoS d'Ethereum a montré d'excellentes performances en termes de stabilité, de performance et de décentralisation. Cependant, le mécanisme de preuve d'enjeu présente encore certains domaines importants qui nécessitent des améliorations.
La feuille de route de développement d'Ethereum pour 2023 se concentre principalement sur deux aspects : d'une part, l'amélioration des caractéristiques techniques, telles que l'augmentation de la stabilité, des performances et de l'accessibilité pour les petits validateurs ; d'autre part, faire face aux risques de centralisation par le biais de réformes des mécanismes économiques. Il convient de noter que ces idées ne constituent pas une liste exhaustive d'améliorations pour l'attestation, mais plutôt des solutions actuellement envisagées.
L'objectif principal de la fusion
Détermination de la certitude dans un seul créneau (SSF) : Réduire considérablement le temps de finalisation du bloc de 15 minutes, idéalement en proposant et en finalisant le bloc dans le même créneau.
Confirmer et finaliser les transactions à la vitesse la plus rapide tout en maintenant la décentralisation.
Améliorer la faisabilité de la participation des stakers indépendants.
Renforcer la robustesse du système.
Améliorer la capacité d'Ethereum à résister aux attaques à 51 %, y compris la prévention des inversions de finalité, l'arrêt de la finalité et la censure.
Détermination de créneau unique et démocratisation du staking
Actuellement, un bloc Ethereum nécessite environ 15 minutes pour être confirmé, et il faut 32 ETH pour devenir un validateur. C'est le résultat d'un compromis entre trois objectifs :
Ces trois objectifs sont en contradiction. Pour parvenir à la finalité économique (, l'attaquant doit détruire une grande quantité d'ÉTH pour restaurer les blocs déterminés ). À chaque fois qu'une finalité est atteinte, chaque validateur doit signer deux messages. Par conséquent, si le nombre de validateurs est élevé, il faut soit beaucoup de temps pour traiter toutes les signatures, soit des nœuds très puissants pour traiter toutes les signatures en même temps.
L'un des objectifs principaux d'Ethereum est de s'assurer que même si une attaque réussit, l'attaquant devra en payer un prix élevé. C'est ce que signifie "finalité économique". En revanche, certaines blockchains sans finalité économique comme Algorand( utilisent un comité sélectionné au hasard pour déterminer chaque créneau horaire, mais le problème de cette méthode est que si l'attaquant contrôle 51 % des validateurs, le coût de l'attaque est extrêmement faible.
Ainsi, Ethereum nécessite la participation de tous les validateurs pour réaliser la finalité économique, et ne peut pas se permettre une approche simple basée sur un comité.
Dans l'idéal, Ethereum espère réaliser deux améliorations tout en conservant la finalité économique.
Le premier point permet à tous les utilisateurs de bénéficier d'une protection de sécurité de niveau supérieur, en simplifiant les protocoles et les infrastructures environnantes. Le deuxième point aide à soutenir les stakers indépendants, en résolvant le problème du seuil minimum de 32 ETH qui empêche les particuliers de participer.
Cependant, des objectifs de détermination plus rapides et de démocratisation des attestations sont en conflit avec l'objectif de minimiser les dépenses. C'est précisément la raison pour laquelle Ethereum n'a pas initialement adopté la détermination à un seul créneau. Cependant, des recherches récentes ont proposé quelques solutions possibles.
![Progrès de la mise à niveau technique du protocole Ethereum (1) : The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93f3ed93a0381371efdfb72d23e8c693.webp(
Proposition de déterminisme à un seul créneau
Pour réaliser la détermination unique à un instant donné dans le cadre d'une participation de validateurs à grande échelle, tout en évitant des coûts d'exploitation trop élevés pour les nœuds, il existe actuellement plusieurs solutions de pointe :
Améliorer le protocole d'agrégation des signatures, peut-être en s'appuyant sur la technologie ZK-SNARKs, permettant le traitement des signatures de millions de validateurs au sein d'un seul créneau. Horn est une solution proposée pour améliorer le protocole d'agrégation.
Mécanisme du comité Orbit, permettant à un comité de taille moyenne choisi au hasard d'être responsable de la finalité de la chaîne, tout en maintenant des caractéristiques de coût d'attaque élevé. Orbit utilise l'hétérogénéité de la taille des dépôts des validateurs pour attribuer des rôles correspondants aux petits validateurs tout en garantissant la finalité économique.
Mécanisme de double staking, avec deux types de stakers : l'un ayant besoin d'un dépôt plus élevé, l'autre ayant des exigences de dépôt plus faibles. Seul le niveau de dépôt élevé participe directement à la fourniture de la finalité économique. Pour les droits et responsabilités du niveau de dépôt faible, plusieurs propositions existent, y compris le droit de staking délégué, le tirage au sort pour participer à la confirmation des blocs, et le droit de générer des listes.
Chaque solution a ses avantages et ses inconvénients : la difficulté technique du cracking par force brute est élevée ; le comité Orbit doit vérifier la sécurité et les caractéristiques ; le mécanisme de double mise peut faire face à des risques de centralisation.
Élection d'un leader secret unique
Actuellement, le proposeur du prochain bloc peut être connu à l'avance, ce qui présente une vulnérabilité de sécurité : un attaquant peut surveiller le réseau, déterminer l'adresse IP des validateurs et lancer une attaque DoS au moment où ils vont proposer le bloc.
Le protocole d'élection de leader secret unique résout ce problème en créant un "ID de vérificateur aveugle" pour chaque vérificateur, puis en permettant à plusieurs proposeurs d'avoir la possibilité de réorganiser et de re-bidouiller le pool d'ID aveugles.
Cependant, il n'est pas facile de mettre en œuvre un protocole d'élection à un seul leader secret suffisamment simple. La simplicité du protocole Ethereum est cruciale, et nous ne souhaitons pas en augmenter davantage la complexité. Le schéma SSLE simplifié utilisant des signatures en anneau ne nécessite que quelques centaines de lignes de code de spécification, mais introduit de nouvelles hypothèses cryptographiques.
Comment réaliser un SSLE suffisamment efficace contre les quantiques est également un défi. Il se peut que la complexité supplémentaire du SSLE ne descende à un niveau acceptable que lorsque nous introduisons, pour d'autres raisons, un mécanisme d'exécution de preuves zéro connaissance généralisées dans le protocole Ethereum L1.
![Éther protocole technique mise à jour perspective analyse (1) : The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-153ba8816e34fe273a854b70b061774c.webp(
Confirmation de transaction plus rapide
Réduire le temps de confirmation des transactions d'Ethereum de 12 secondes à 4 secondes améliorera considérablement l'expérience utilisateur sur L1 et les rollups, augmentera l'efficacité des protocoles DeFi et rendra L2 plus décentralisé.
Il existe deux principales voies technologiques :
Cependant, la faisabilité de réduire le temps d'intervalle reste incertaine. Même maintenant, de nombreux stakers dans plusieurs régions ont du mal à obtenir des attestations assez rapidement. Un intervalle de 4 secondes pourrait entraîner une centralisation des validateurs, rendant difficile pour la plupart des régions de devenir des validateurs.
La méthode de préconfirmation peut améliorer le temps d'inclusion moyen, mais ne peut pas améliorer le pire des cas. De plus, comment inciter à la préconfirmation reste un problème à résoudre.
Alternatives aux attaques quantiques
Face aux menaces potentielles des calculs quantiques, Ethereum doit développer activement des alternatives résistantes aux attaques quantiques. Chaque partie du protocole qui dépend des courbes elliptiques doit être basée sur des solutions de hachage ou d'autres alternatives résistantes aux quantiques. Cela prouve qu'il est raisonnable de rester conservateur dans les hypothèses de performance de la conception de l'attestation.
![Ethereum protocol upgrade prospects analysis (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7bc9f3396191ee49aa1225eb188586df.webp(
Résumé
L'évolution technique du système d'attestation d'Ethereum fait face à de nombreux défis. En raison du seuil de mise en jeu élevé, les fournisseurs de services de mise en jeu, dirigés par Lido, sont devenus le choix privilégié pour la mise en jeu des nœuds, et les solutions de double mise en jeu présentent également un certain degré de risque de centralisation.
Pour faire face à ces défis, la détermination de la singularité temporelle, la démocratisation de l'attestation, l'élection d'un leader secret unique, la confirmation plus rapide des transactions et le développement d'alternatives résistantes aux attaques quantiques sont tous des problèmes importants que Ethereum doit résoudre.
Vitalik a réfléchi en profondeur à la mise à niveau "The Merge", proposant une combinaison de diverses solutions techniques et explorant le potentiel de la conception de la technologie PoS ainsi que des voies de mise à niveau viables.
Dans le processus de mise à niveau technique, Ethereum continue d'explorer l'innovation, en pesant le pour et le contre entre différentes solutions pour trouver le chemin de développement le plus adapté, réalisant ainsi une plus grande sécurité, performance et décentralisation.
![Analyse des perspectives de mise à niveau technique du protocole Ethereum (1) : The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8a62f08e888c99c5c5d45ad550de5927.webp(