Сооснователь Ethereum Виталик Бутерин недавно опубликовал ряд статей о будущем развития Ethereum, охватывающих шесть ключевых частей дорожной карты Ethereum. В этой статье мы сосредоточимся на первой части дорожной карты "Слияние", обсудим, какие технические разработки механизма аттестации (PoS) еще можно улучшить и возможные пути реализации этих улучшений.
"Слияние" считается одним из важнейших событий в истории Ethereum, отмечая переход от алгоритма добычи с доказательством работы (PoW) к алгоритму с доказательством доли (PoS). После почти двух лет стабильной работы система PoS Ethereum показывает отличные результаты по стабильности, производительности и децентрализации. Тем не менее, механизм аттестации все еще требует дальнейшего улучшения в некоторых ключевых областях.
Дорожная карта развития Ethereum на 2023 год в основном сосредоточена на двух аспектах: во-первых, на улучшении технических характеристик, таких как повышение стабильности, производительности и доступности для небольших валидаторов; во-вторых, на борьбе с рисками централизации через реформу экономических механизмов. Следует отметить, что эти идеи не являются исчерпывающим списком улучшений для аттестации, а представляют собой варианты, которые в настоящее время активно рассматриваются.
Основная цель объединения
Одноразовая детерминированность ( SSF ): существенно сократит время окончательного подтверждения блока с 15 минут, в идеале достигая того, что блок будет предложен и окончательно подтвержден в одном и том же временном интервале.
Подтверждение и завершение транзакций с максимальной скоростью при сохранении децентрализации.
Повышение жизнеспособности участия независимых ставщиков.
Укрепление устойчивости системы.
Увеличение способности Ethereum противостоять атакам на 51%, включая предотвращение реверса окончательности, блокировку окончательности и цензуру.
Определенность единого временного интервала и демократизация стейкинга
В настоящее время для подтверждения блока Ethereum требуется около 15 минут, и необходимы 32 ETH, чтобы стать ставочником. Это результат компромисса между тремя целями:
Максимизация количества валидаторов, участвующих в аттестации
Минимизация времени окончательного определения
Минимизация затрат на запуск узлов
Эти три цели противоречивы. Для достижения окончательности экономики ( атакующему необходимо уничтожить большое количество ETH, чтобы восстановить подтвержденный блок ), и каждый раз, когда происходит окончательное подтверждение, каждый валидатор должен подписать два сообщения. Таким образом, если количество валидаторов велико, потребуется либо много времени для обработки всех подписей, либо очень мощный узел, чтобы одновременно обработать все подписи.
Одной из основных целей Ethereum является обеспечение того, чтобы даже в случае успешной атаки, атакующий понес высокие затраты. Это и есть смысл "экономической окончательности". В отличие от этого, некоторые блокчейны, не обладающие экономической окончательностью, такие как Algorand(, используют случайный выбор комитета для определения каждого временного слота, но проблема этого метода заключается в том, что если атакующий контролирует 51% валидаторов, затраты на атаку очень низкие.
Таким образом, Ethereum требует участия всех валидаторов для достижения экономической окончательности и не может использовать простые методы, основанные на комитете.
В идеальных условиях Ethereum надеется достичь двух улучшений, сохраняя при этом экономическую окончательность:
Завершить определение блока в одном временном слоте ) в идеале поддерживать или сокращать текущую длину временного слота в 12 секунд (
Снизить порог стейкинга с 32 Эфир до 1 Эфир
Первый момент позволяет всем пользователям насладиться более высоким уровнем безопасности, упрощая протоколы и сопутствующую инфраструктуру. Второй момент помогает поддерживать независимых ставщиков, решая проблему минимального лимита в 32 ETH, который препятствует участию отдельных лиц.
Однако более быстрая определенность и более демократические цели стейкинга противоречат цели минимизации расходов. Именно поэтому Ethereum изначально не принял одноразовую определенность. Тем не менее, недавние исследования предложили несколько возможных решений.
![Ethereum протокол технический апгрейд перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93f3ed93a0381371efdfb72d23e8c693.webp(
Определение предложения на один временной слот
Для достижения однократной слотовой детерминированности при участии большого числа валидаторов, не приводя к чрезмерным затратам на эксплуатацию узлов, в настоящее время существует несколько передовых решений:
Улучшение протокола агрегации подписей, возможно с помощью технологии ZK-SNARKs, что позволит обрабатывать подписи миллионов валидаторов в пределах одного слота. Horn — это решение, предложенное для улучшения протокола агрегации.
Механизм комитета Orbit позволяет случайно выбранному среднему комитету отвечать за окончательное подтверждение цепи, сохраняя при этом высокие затраты на атаки. Orbit использует гетерогенность размеров депозитов валидаторов, чтобы обеспечить экономическую окончательность, одновременно распределяя соответствующие роли для малых валидаторов.
Двухуровневая механика стейкинга, устанавливающая два типа стейкеров: один требует более высоких депозитов, другой имеет более низкие требования к депозитам. Только уровень с высоким депозитом участвует в предоставлении экономической окончательности. Для прав и обязанностей уровня с низким депозитом уже предложено несколько вариантов, включая делегированное право стейкинга, случайный отбор для участия в подтверждении блоков, генерирование прав на включение в список и т.д.
У каждого решения есть свои плюсы и минусы: сложность взлома методом перебора велика; комитет Orbit должен проверить безопасность и характеристики; механизм двойного стекинга может столкнуться с риском централизации.
Выборы единого секретного лидера
В настоящее время следующий предложитель блока может быть известен заранее, что создает уязвимость: злоумышленник может отслеживать сеть, определять IP-адреса валидаторов и инициировать DoS-атаку в момент, когда они собираются предложить блок.
Протокол выборов единого секретного лидера решает эту проблему, создавая "слепые" идентификаторы валидаторов для каждого валидатора, а затем предоставляя нескольким предложителям возможность реорганизовать и заново слепить пул слепых идентификаторов.
Но реализовать достаточно простую схему выборов единого секретного лидера непросто. Простота протокола Эфир крайне важна, и мы не хотим увеличивать его сложность. Упрощенная схема SSLE с использованием кольцевых подписей состоит всего из нескольких сотен строк спецификационного кода, но вводит новые криптографические предположения.
Как реализовать достаточно эффективную анти-квантовую SSLE также является вызовом. Возможно, только когда мы по другим причинам введем механизм выполнения общих нулевых знаний в протокол L1 Ethereum, дополнительная сложность SSLE снизится до приемлемого уровня.
![Ethereum протокол техническое обновление перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-153ba8816e34fe273a854b70b061774c.webp(
Более быстрое подтверждение транзакции
Сокращение времени подтверждения транзакций в Ethereum с 12 секунд до 4 секунд значительно улучшит пользовательский опыт L1 и основанных на rollups, повысит эффективность DeFi-протоколов и сделает L2 более децентрализованным.
Существует два основных технологических направления:
Сократите время интервала до 8 секунд или 4 секунд
Позволить инициатору публиковать предварительное подтверждение в одном временном слоте
Тем не менее, возможность сокращения времени слота остается неопределенной. Даже сейчас многим ставщикам в разных регионах трудно получить доказательства достаточно быстро. 4-секундный слот может привести к централизации валидаторов, что затруднит большинству регионов стать валидаторами.
Метод предварительного подтверждения может улучшить среднее время включения, но не может улучшить худший сценарий. Кроме того, вопрос о том, как стимулировать предварительное подтверждение, остается нерешенной проблемой.
Альтернативные решения для защиты от квантовых атак
С учетом потенциальной угрозы квантовых вычислений, Ethereum должен активно разрабатывать альтернативные решения, устойчивые к квантовым атакам. В настоящее время каждая часть протокола, зависящая от эллиптической кривой, должна основываться на хэш-функциях или других устойчивых к квантовым альтернативных решениях. Это подтверждает, что разумно сохранять консервативный подход в предположениях о производительности дизайна аттестации.
![Ethereum протокол технология обновления перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7bc9f3396191ee49aa1225eb188586df.webp(
Резюме
Техническая эволюция системы аттестации Ethereum сталкивается с множеством проблем. Из-за высокой планки для отдельного стекинга, провайдеры услуг стекинга, возглавляемые Lido, стали предпочтительным выбором для стекинга узлов, а схемы двойного стекинга также имеют определённые риски централизации.
Чтобы справиться с этими вызовами, одновременная определенность временных слотов и демократизация аттестации, выбор единственного секретного лидера, более быстрое подтверждение транзакций и разработка альтернативных решений против квантовых атак являются важными проблемами, которые необходимо решить Ethereum.
Виталик провел всесторонний анализ обновления "The Merge", предложив различные комбинации технических решений, исследуя потенциал и возможные пути обновления технологии PoS.
В процессе технического обновления Ethereum продолжает исследовать инновации, взвешивая различные варианты, чтобы найти наиболее подходящий путь развития, обеспечивая более высокую безопасность, производительность и уровень децентрализации.
![Ethereum протокол технологии обновления перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8a62f08e888c99c5c5d45ad550de5927.webp(
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
12 Лайков
Награда
12
4
Репост
Поделиться
комментарий
0/400
ProposalManiac
· 56м назад
Долгосрочная эффективность управления действительно остается в центре внимания.
Техническая дорожная карта обновления системы аттестации Ethereum
Техническое развитие системы аттестации Ethereum
Сооснователь Ethereum Виталик Бутерин недавно опубликовал ряд статей о будущем развития Ethereum, охватывающих шесть ключевых частей дорожной карты Ethereum. В этой статье мы сосредоточимся на первой части дорожной карты "Слияние", обсудим, какие технические разработки механизма аттестации (PoS) еще можно улучшить и возможные пути реализации этих улучшений.
"Слияние" считается одним из важнейших событий в истории Ethereum, отмечая переход от алгоритма добычи с доказательством работы (PoW) к алгоритму с доказательством доли (PoS). После почти двух лет стабильной работы система PoS Ethereum показывает отличные результаты по стабильности, производительности и децентрализации. Тем не менее, механизм аттестации все еще требует дальнейшего улучшения в некоторых ключевых областях.
Дорожная карта развития Ethereum на 2023 год в основном сосредоточена на двух аспектах: во-первых, на улучшении технических характеристик, таких как повышение стабильности, производительности и доступности для небольших валидаторов; во-вторых, на борьбе с рисками централизации через реформу экономических механизмов. Следует отметить, что эти идеи не являются исчерпывающим списком улучшений для аттестации, а представляют собой варианты, которые в настоящее время активно рассматриваются.
Основная цель объединения
Одноразовая детерминированность ( SSF ): существенно сократит время окончательного подтверждения блока с 15 минут, в идеале достигая того, что блок будет предложен и окончательно подтвержден в одном и том же временном интервале.
Подтверждение и завершение транзакций с максимальной скоростью при сохранении децентрализации.
Повышение жизнеспособности участия независимых ставщиков.
Укрепление устойчивости системы.
Увеличение способности Ethereum противостоять атакам на 51%, включая предотвращение реверса окончательности, блокировку окончательности и цензуру.
Определенность единого временного интервала и демократизация стейкинга
В настоящее время для подтверждения блока Ethereum требуется около 15 минут, и необходимы 32 ETH, чтобы стать ставочником. Это результат компромисса между тремя целями:
Эти три цели противоречивы. Для достижения окончательности экономики ( атакующему необходимо уничтожить большое количество ETH, чтобы восстановить подтвержденный блок ), и каждый раз, когда происходит окончательное подтверждение, каждый валидатор должен подписать два сообщения. Таким образом, если количество валидаторов велико, потребуется либо много времени для обработки всех подписей, либо очень мощный узел, чтобы одновременно обработать все подписи.
Одной из основных целей Ethereum является обеспечение того, чтобы даже в случае успешной атаки, атакующий понес высокие затраты. Это и есть смысл "экономической окончательности". В отличие от этого, некоторые блокчейны, не обладающие экономической окончательностью, такие как Algorand(, используют случайный выбор комитета для определения каждого временного слота, но проблема этого метода заключается в том, что если атакующий контролирует 51% валидаторов, затраты на атаку очень низкие.
Таким образом, Ethereum требует участия всех валидаторов для достижения экономической окончательности и не может использовать простые методы, основанные на комитете.
В идеальных условиях Ethereum надеется достичь двух улучшений, сохраняя при этом экономическую окончательность:
Первый момент позволяет всем пользователям насладиться более высоким уровнем безопасности, упрощая протоколы и сопутствующую инфраструктуру. Второй момент помогает поддерживать независимых ставщиков, решая проблему минимального лимита в 32 ETH, который препятствует участию отдельных лиц.
Однако более быстрая определенность и более демократические цели стейкинга противоречат цели минимизации расходов. Именно поэтому Ethereum изначально не принял одноразовую определенность. Тем не менее, недавние исследования предложили несколько возможных решений.
![Ethereum протокол технический апгрейд перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93f3ed93a0381371efdfb72d23e8c693.webp(
Определение предложения на один временной слот
Для достижения однократной слотовой детерминированности при участии большого числа валидаторов, не приводя к чрезмерным затратам на эксплуатацию узлов, в настоящее время существует несколько передовых решений:
Улучшение протокола агрегации подписей, возможно с помощью технологии ZK-SNARKs, что позволит обрабатывать подписи миллионов валидаторов в пределах одного слота. Horn — это решение, предложенное для улучшения протокола агрегации.
Механизм комитета Orbit позволяет случайно выбранному среднему комитету отвечать за окончательное подтверждение цепи, сохраняя при этом высокие затраты на атаки. Orbit использует гетерогенность размеров депозитов валидаторов, чтобы обеспечить экономическую окончательность, одновременно распределяя соответствующие роли для малых валидаторов.
Двухуровневая механика стейкинга, устанавливающая два типа стейкеров: один требует более высоких депозитов, другой имеет более низкие требования к депозитам. Только уровень с высоким депозитом участвует в предоставлении экономической окончательности. Для прав и обязанностей уровня с низким депозитом уже предложено несколько вариантов, включая делегированное право стейкинга, случайный отбор для участия в подтверждении блоков, генерирование прав на включение в список и т.д.
У каждого решения есть свои плюсы и минусы: сложность взлома методом перебора велика; комитет Orbit должен проверить безопасность и характеристики; механизм двойного стекинга может столкнуться с риском централизации.
Выборы единого секретного лидера
В настоящее время следующий предложитель блока может быть известен заранее, что создает уязвимость: злоумышленник может отслеживать сеть, определять IP-адреса валидаторов и инициировать DoS-атаку в момент, когда они собираются предложить блок.
Протокол выборов единого секретного лидера решает эту проблему, создавая "слепые" идентификаторы валидаторов для каждого валидатора, а затем предоставляя нескольким предложителям возможность реорганизовать и заново слепить пул слепых идентификаторов.
Но реализовать достаточно простую схему выборов единого секретного лидера непросто. Простота протокола Эфир крайне важна, и мы не хотим увеличивать его сложность. Упрощенная схема SSLE с использованием кольцевых подписей состоит всего из нескольких сотен строк спецификационного кода, но вводит новые криптографические предположения.
Как реализовать достаточно эффективную анти-квантовую SSLE также является вызовом. Возможно, только когда мы по другим причинам введем механизм выполнения общих нулевых знаний в протокол L1 Ethereum, дополнительная сложность SSLE снизится до приемлемого уровня.
![Ethereum протокол техническое обновление перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-153ba8816e34fe273a854b70b061774c.webp(
Более быстрое подтверждение транзакции
Сокращение времени подтверждения транзакций в Ethereum с 12 секунд до 4 секунд значительно улучшит пользовательский опыт L1 и основанных на rollups, повысит эффективность DeFi-протоколов и сделает L2 более децентрализованным.
Существует два основных технологических направления:
Тем не менее, возможность сокращения времени слота остается неопределенной. Даже сейчас многим ставщикам в разных регионах трудно получить доказательства достаточно быстро. 4-секундный слот может привести к централизации валидаторов, что затруднит большинству регионов стать валидаторами.
Метод предварительного подтверждения может улучшить среднее время включения, но не может улучшить худший сценарий. Кроме того, вопрос о том, как стимулировать предварительное подтверждение, остается нерешенной проблемой.
Альтернативные решения для защиты от квантовых атак
С учетом потенциальной угрозы квантовых вычислений, Ethereum должен активно разрабатывать альтернативные решения, устойчивые к квантовым атакам. В настоящее время каждая часть протокола, зависящая от эллиптической кривой, должна основываться на хэш-функциях или других устойчивых к квантовым альтернативных решениях. Это подтверждает, что разумно сохранять консервативный подход в предположениях о производительности дизайна аттестации.
![Ethereum протокол технология обновления перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7bc9f3396191ee49aa1225eb188586df.webp(
Резюме
Техническая эволюция системы аттестации Ethereum сталкивается с множеством проблем. Из-за высокой планки для отдельного стекинга, провайдеры услуг стекинга, возглавляемые Lido, стали предпочтительным выбором для стекинга узлов, а схемы двойного стекинга также имеют определённые риски централизации.
Чтобы справиться с этими вызовами, одновременная определенность временных слотов и демократизация аттестации, выбор единственного секретного лидера, более быстрое подтверждение транзакций и разработка альтернативных решений против квантовых атак являются важными проблемами, которые необходимо решить Ethereum.
Виталик провел всесторонний анализ обновления "The Merge", предложив различные комбинации технических решений, исследуя потенциал и возможные пути обновления технологии PoS.
В процессе технического обновления Ethereum продолжает исследовать инновации, взвешивая различные варианты, чтобы найти наиболее подходящий путь развития, обеспечивая более высокую безопасность, производительность и уровень децентрализации.
![Ethereum протокол технологии обновления перспективы анализа (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8a62f08e888c99c5c5d45ad550de5927.webp(