Технічний шлях еволюції системи атестації Ethereum
Співзасновник Ethereum Віталік Бутерін нещодавно опублікував серію статей про майбутній розвиток Ethereum, які охоплюють шість ключових частин дорожньої карти Ethereum. У цій статті ми зосередимося на першій частині дорожньої карти "The Merge", розглянемо, які ще технічні розробки можуть бути вдосконалені в механізмі атестації (PoS), а також можливі шляхи реалізації цих удосконалень.
"Злиття" вважається однією з найважливіших подій в історії Ethereum, що знаменує перехід від доказу роботи ( PoW ) до атестації ( PoS ). Після майже двох років стабільної роботи система PoS Ethereum продемонструвала відмінні результати в стабільності, продуктивності та децентралізації. Проте, механізм атестації все ще має деякі важливі області, які потребують подальшого вдосконалення.
Дорожня карта розвитку Ethereum на 2023 рік в основному зосереджена на двох аспектах: по-перше, покращення технічних характеристик, таких як підвищення стабільності, продуктивності та доступності для малих валідаторів; по-друге, реагування на ризики централізації через економічні механізми. Варто зазначити, що ці ідеї не є повним списком вдосконалень для атестації, а є варіантами, які наразі активно розглядаються.
Основна мета злиття
Одночасна детермінованість (SSF): значне скорочення часу остаточного підтвердження блоку з 15 хвилин, в ідеальному випадку реалізуючи пропозицію та остаточне підтвердження блоку в одному й тому ж часовому слотові.
Підтверджувати та завершувати транзакції з максимальною швидкістю, зберігаючи при цьому децентралізацію.
Підвищення досяжності участі незалежних стейкерів.
Підвищення стійкості системи.
Підвищення здатності Ethereum протистояти атакам 51%, включаючи запобігання реверсії остаточності, блокування остаточності та цензуру.
Одночасна детермінація та демократизація стейкінгу
Наразі блоки Ethereum потребують приблизно 15 хвилин для завершення підтвердження, а також вимагають 32 ETH, щоб стати стейкером. Це є результатом компромісу між трьома цілями:
Максимізація кількості валідаторів, які беруть участь у атестації
Мінімізувати час остаточного підтвердження
Мінімізація витрат на запуск вузлів
Ці три цілі суперечать одна одній. Щоб досягти економічної фіналізації (, атакуючий повинен знищити велику кількість ETH, щоб відновити вже підтверджений блок ), і щоразу, коли відбувається фіналізація, кожен валідатор повинен підписати два повідомлення. Отже, якщо кількість валідаторів велика, потрібно або багато часу для обробки всіх підписів, або дуже потужні вузли, які можуть одночасно обробляти всі підписи.
Однією з основних цілей Ethereum є забезпечення того, щоб навіть у разі успішної атаки зловмисник поніс великі витрати. Це і є сенс "економічної остаточності". На відміну від цього, деякі блокчейни, які не мають економічної остаточності, такі як Algorand(, використовують випадковий вибір комітету для визначення кожного тимчасового слоту, але проблема цього підходу полягає в тому, що якщо зловмисник контролює 51% валідаторів, вартість атаки є дуже низькою.
Отже, Ethereum потребує участі всіх валідаторів для досягнення економічної остаточності, а не може використовувати простий комітетський підхід.
В ідеальних умовах Ethereum прагне досягти двох покращень, зберігаючи економічну остаточність:
Завершити підтвердження блоку в одному часовому слоті ) в ідеальному випадку підтримувати або скоротити поточну довжину слота в 12 секунд (
Знизити поріг стейкінгу з 32 ETH до 1 ETH
Перший пункт дозволяє всім користувачам отримати більш високий рівень безпеки, спростивши протоколи та супутню інфраструктуру. Другий пункт допомагає підтримати незалежних стейкерів, вирішуючи проблему мінімального ліміту в 32 ETH, що перешкоджає особистій участі.
Однак, більш швидка визначеність і більш демократизовані цілі стейкінгу суперечать меті мінімізації витрат. Саме це стало причиною, чому Ethereum спочатку не впровадив односегментну визначеність. Проте, нещодавні дослідження запропонували кілька можливих рішень.
![Ethereum протокол технічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93f3ed93a0381371efdfb72d23e8c693.webp(
Пропозиція одночасного визначення
Щоб досягти однозначної детермінації в одній тимчасовій слоту за умов масового залучення валідаторів, не підвищуючи витрати на операцію вузлів, наразі існує кілька провідних рішень:
Поліпшити протокол агрегації підписів, можливо, за допомогою технології ZK-SNARKs, що дозволить обробляти підписи мільйонів валідаторів у межах одного слоту. Horn є пропозицією для вдосконалення протоколу агрегації.
Механізм комітету Orbit дозволяє випадково обраній середній комісії відповідати за остаточне підтвердження ланцюга, одночасно зберігаючи високу вартість атаки. Orbit використовує гетерогенність розміру депозитів валідаторів, щоб забезпечити економічну остаточність, одночасно розподіляючи відповідні ролі для малих валідаторів.
Двошарова механіка застави, що встановлює два типи заставодавців: один тип потребує високих депозитів, інший тип має нижні вимоги до депозиту. Лише високий рівень депозитів безпосередньо бере участь у наданні економічної остаточності. Щодо прав та обов'язків низького рівня депозитів, існує кілька пропозицій, включаючи делегування прав на заставу, випадковий відбір для участі в підтвердженні блоків, створення прав на включення до списку тощо.
Кожен варіант має свої переваги та недоліки: технічні труднощі з брутальним злом; комітету Orbit потрібно перевірити безпеку та характеристики; механізм подвійного стейкінгу може стикатися з ризиками централізації.
Вибори єдиного секретного лідера
Наразі, наступний пропонувальник блоку може бути відомий заздалегідь, що створює вразливість безпеки: зловмисник може спостерігати за мережею, визначати IP-адресу валідатора та запускати атаку DoS, коли той збирається запропонувати блок.
Протокол виборів єдиного секретного лідера вирішує цю проблему, створюючи "сліпі" ID для кожного валідатора, а потім надаючи кільком пропонентам можливість реорганізувати та повторно сліпити пул сліпих ID.
Проте реалізувати достатньо простий протокол виборів єдиного таємного лідера не є простим завданням. Простота протоколу Ethereum є надзвичайно важливою, і не слід бажати подальшого збільшення його складності. Спрощена схема SSLE з використанням кільцевих підписів містить лише кілька сотень рядків специфікацій коду, але вводить нові криптографічні припущення.
Як реалізувати досить ефективний антиквантовий SSLE також є викликом. Можливо, лише тоді, коли ми з інших причин введемо механізм виконання загальних нульових знань у протоколі L1 Ethereum, додаткова складність SSLE знизиться до прийнятного рівня.
![Ethereum протокол технологічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-153ba8816e34fe273a854b70b061774c.webp(
Швидше підтвердження транзакцій
Скорочення часу підтвердження транзакцій Ethereum з 12 секунд до 4 секунд значно покращить досвід користувачів L1 та на основі rollups, підвищить ефективність DeFi протоколів і зробить L2 більш децентралізованим.
Є два основні технологічні напрямки:
Зменшити час затримки до 8 секунд або 4 секунд
Дозволити пропонувальникам публікувати попередні підтвердження в одному часовому проміжку
Проте, можливість скорочення часу слота залишається невизначеною. Навіть зараз багато регіонів мають труднощі з тим, щоб достатньо швидко отримати атестацію. 4-секундний слот може призвести до концентрації валідаторів, що ускладнить більшості регіонів стати валідаторами.
Метод попереднього підтвердження може покращити середній час включення, але не може покращити найгірший випадок. Крім того, питання, як стимулювати попереднє підтвердження, залишається невирішеним.
Альтернативи до квантових атак
З огляду на можливі загрози з боку квантових обчислень, Ethereum повинен активно розробляти альтернативи, стійкі до квантових атак. Наразі кожна частина протоколу, що залежить від еліптичних кривих, повинна базуватися на хешах або інших антиквантових альтернативних рішеннях. Це доводить, що збереження консервативного підходу в продуктивних припущеннях дизайну атестації є доцільним.
![Ethereum протокол технічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7bc9f3396191ee49aa1225eb188586df.webp(
Підсумок
Технічна еволюція системи атестації Ethereum стикається з численними викликами. Через високий поріг окремого стейкінгу, постачальники послуг стейкінгу на чолі з Lido стали вибором для стейкінгу вузлів, а двошарова схема стейкінгу також має певний рівень ризику централізації.
Щоб впоратися з цими викликами, такі важливі питання, як односекундна детермінованість, демократизація атестації, вибори єдиного таємного лідера, швидше підтвердження транзакцій та розробка альтернатив для захисту від квантових атак, потрібно вирішити Ethereum.
Віталік провів всебічне обговорення оновлення "The Merge", запропонувавши різні комбінації технічних рішень, обговорив потенціал та можливі шляхи вдосконалення дизайну технології PoS.
Під час технічного оновлення Ethereum постійно досліджує інновації, зважуючи різні варіанти, щоб знайти найбільш підходящий шлях розвитку, досягти вищого рівня безпеки, продуктивності та децентралізації.
![Ethereum протокол технічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8a62f08e888c99c5c5d45ad550de5927.webp(
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
12 лайків
Нагородити
12
4
Репост
Поділіться
Прокоментувати
0/400
ProposalManiac
· 1год тому
Дійсно, довгострокова ефективність управління залишається вкрай важливою.
Технічна дорожня карта оновлення системи атестації Ethereum
Технічний шлях еволюції системи атестації Ethereum
Співзасновник Ethereum Віталік Бутерін нещодавно опублікував серію статей про майбутній розвиток Ethereum, які охоплюють шість ключових частин дорожньої карти Ethereum. У цій статті ми зосередимося на першій частині дорожньої карти "The Merge", розглянемо, які ще технічні розробки можуть бути вдосконалені в механізмі атестації (PoS), а також можливі шляхи реалізації цих удосконалень.
"Злиття" вважається однією з найважливіших подій в історії Ethereum, що знаменує перехід від доказу роботи ( PoW ) до атестації ( PoS ). Після майже двох років стабільної роботи система PoS Ethereum продемонструвала відмінні результати в стабільності, продуктивності та децентралізації. Проте, механізм атестації все ще має деякі важливі області, які потребують подальшого вдосконалення.
Дорожня карта розвитку Ethereum на 2023 рік в основному зосереджена на двох аспектах: по-перше, покращення технічних характеристик, таких як підвищення стабільності, продуктивності та доступності для малих валідаторів; по-друге, реагування на ризики централізації через економічні механізми. Варто зазначити, що ці ідеї не є повним списком вдосконалень для атестації, а є варіантами, які наразі активно розглядаються.
Основна мета злиття
Одночасна детермінованість (SSF): значне скорочення часу остаточного підтвердження блоку з 15 хвилин, в ідеальному випадку реалізуючи пропозицію та остаточне підтвердження блоку в одному й тому ж часовому слотові.
Підтверджувати та завершувати транзакції з максимальною швидкістю, зберігаючи при цьому децентралізацію.
Підвищення досяжності участі незалежних стейкерів.
Підвищення стійкості системи.
Підвищення здатності Ethereum протистояти атакам 51%, включаючи запобігання реверсії остаточності, блокування остаточності та цензуру.
Одночасна детермінація та демократизація стейкінгу
Наразі блоки Ethereum потребують приблизно 15 хвилин для завершення підтвердження, а також вимагають 32 ETH, щоб стати стейкером. Це є результатом компромісу між трьома цілями:
Ці три цілі суперечать одна одній. Щоб досягти економічної фіналізації (, атакуючий повинен знищити велику кількість ETH, щоб відновити вже підтверджений блок ), і щоразу, коли відбувається фіналізація, кожен валідатор повинен підписати два повідомлення. Отже, якщо кількість валідаторів велика, потрібно або багато часу для обробки всіх підписів, або дуже потужні вузли, які можуть одночасно обробляти всі підписи.
Однією з основних цілей Ethereum є забезпечення того, щоб навіть у разі успішної атаки зловмисник поніс великі витрати. Це і є сенс "економічної остаточності". На відміну від цього, деякі блокчейни, які не мають економічної остаточності, такі як Algorand(, використовують випадковий вибір комітету для визначення кожного тимчасового слоту, але проблема цього підходу полягає в тому, що якщо зловмисник контролює 51% валідаторів, вартість атаки є дуже низькою.
Отже, Ethereum потребує участі всіх валідаторів для досягнення економічної остаточності, а не може використовувати простий комітетський підхід.
В ідеальних умовах Ethereum прагне досягти двох покращень, зберігаючи економічну остаточність:
Перший пункт дозволяє всім користувачам отримати більш високий рівень безпеки, спростивши протоколи та супутню інфраструктуру. Другий пункт допомагає підтримати незалежних стейкерів, вирішуючи проблему мінімального ліміту в 32 ETH, що перешкоджає особистій участі.
Однак, більш швидка визначеність і більш демократизовані цілі стейкінгу суперечать меті мінімізації витрат. Саме це стало причиною, чому Ethereum спочатку не впровадив односегментну визначеність. Проте, нещодавні дослідження запропонували кілька можливих рішень.
![Ethereum протокол технічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-93f3ed93a0381371efdfb72d23e8c693.webp(
Пропозиція одночасного визначення
Щоб досягти однозначної детермінації в одній тимчасовій слоту за умов масового залучення валідаторів, не підвищуючи витрати на операцію вузлів, наразі існує кілька провідних рішень:
Поліпшити протокол агрегації підписів, можливо, за допомогою технології ZK-SNARKs, що дозволить обробляти підписи мільйонів валідаторів у межах одного слоту. Horn є пропозицією для вдосконалення протоколу агрегації.
Механізм комітету Orbit дозволяє випадково обраній середній комісії відповідати за остаточне підтвердження ланцюга, одночасно зберігаючи високу вартість атаки. Orbit використовує гетерогенність розміру депозитів валідаторів, щоб забезпечити економічну остаточність, одночасно розподіляючи відповідні ролі для малих валідаторів.
Двошарова механіка застави, що встановлює два типи заставодавців: один тип потребує високих депозитів, інший тип має нижні вимоги до депозиту. Лише високий рівень депозитів безпосередньо бере участь у наданні економічної остаточності. Щодо прав та обов'язків низького рівня депозитів, існує кілька пропозицій, включаючи делегування прав на заставу, випадковий відбір для участі в підтвердженні блоків, створення прав на включення до списку тощо.
Кожен варіант має свої переваги та недоліки: технічні труднощі з брутальним злом; комітету Orbit потрібно перевірити безпеку та характеристики; механізм подвійного стейкінгу може стикатися з ризиками централізації.
Вибори єдиного секретного лідера
Наразі, наступний пропонувальник блоку може бути відомий заздалегідь, що створює вразливість безпеки: зловмисник може спостерігати за мережею, визначати IP-адресу валідатора та запускати атаку DoS, коли той збирається запропонувати блок.
Протокол виборів єдиного секретного лідера вирішує цю проблему, створюючи "сліпі" ID для кожного валідатора, а потім надаючи кільком пропонентам можливість реорганізувати та повторно сліпити пул сліпих ID.
Проте реалізувати достатньо простий протокол виборів єдиного таємного лідера не є простим завданням. Простота протоколу Ethereum є надзвичайно важливою, і не слід бажати подальшого збільшення його складності. Спрощена схема SSLE з використанням кільцевих підписів містить лише кілька сотень рядків специфікацій коду, але вводить нові криптографічні припущення.
Як реалізувати досить ефективний антиквантовий SSLE також є викликом. Можливо, лише тоді, коли ми з інших причин введемо механізм виконання загальних нульових знань у протоколі L1 Ethereum, додаткова складність SSLE знизиться до прийнятного рівня.
![Ethereum протокол технологічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-153ba8816e34fe273a854b70b061774c.webp(
Швидше підтвердження транзакцій
Скорочення часу підтвердження транзакцій Ethereum з 12 секунд до 4 секунд значно покращить досвід користувачів L1 та на основі rollups, підвищить ефективність DeFi протоколів і зробить L2 більш децентралізованим.
Є два основні технологічні напрямки:
Проте, можливість скорочення часу слота залишається невизначеною. Навіть зараз багато регіонів мають труднощі з тим, щоб достатньо швидко отримати атестацію. 4-секундний слот може призвести до концентрації валідаторів, що ускладнить більшості регіонів стати валідаторами.
Метод попереднього підтвердження може покращити середній час включення, але не може покращити найгірший випадок. Крім того, питання, як стимулювати попереднє підтвердження, залишається невирішеним.
Альтернативи до квантових атак
З огляду на можливі загрози з боку квантових обчислень, Ethereum повинен активно розробляти альтернативи, стійкі до квантових атак. Наразі кожна частина протоколу, що залежить від еліптичних кривих, повинна базуватися на хешах або інших антиквантових альтернативних рішеннях. Це доводить, що збереження консервативного підходу в продуктивних припущеннях дизайну атестації є доцільним.
![Ethereum протокол технічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7bc9f3396191ee49aa1225eb188586df.webp(
Підсумок
Технічна еволюція системи атестації Ethereum стикається з численними викликами. Через високий поріг окремого стейкінгу, постачальники послуг стейкінгу на чолі з Lido стали вибором для стейкінгу вузлів, а двошарова схема стейкінгу також має певний рівень ризику централізації.
Щоб впоратися з цими викликами, такі важливі питання, як односекундна детермінованість, демократизація атестації, вибори єдиного таємного лідера, швидше підтвердження транзакцій та розробка альтернатив для захисту від квантових атак, потрібно вирішити Ethereum.
Віталік провів всебічне обговорення оновлення "The Merge", запропонувавши різні комбінації технічних рішень, обговорив потенціал та можливі шляхи вдосконалення дизайну технології PoS.
Під час технічного оновлення Ethereum постійно досліджує інновації, зважуючи різні варіанти, щоб знайти найбільш підходящий шлях розвитку, досягти вищого рівня безпеки, продуктивності та децентралізації.
![Ethereum протокол технічного оновлення перспективи аналізу (1): The Merge])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-8a62f08e888c99c5c5d45ad550de5927.webp(