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Écrit par: ebunker
Depuis octobre de cette année, le co-fondateur Ethereum Vitalik Buterin a publié une série d’articles sur les possibilités futures du protocole Ethereum, couvrant six parties de la feuille de route du développement Ethereum: la fusion, la montée La folie.Cet article interprétera la première partie de la feuille de route (la fusion) pour explorer ce que d’autres conceptions techniques peuvent être améliorées sur la preuve de la participation et les moyens d’atteindre ces améliorations.
Vitalik estime que la «fusion» fait référence à l’événement le plus important de l’histoire depuis le lancement du protocole Ethereum: la transition de la preuve de travail de Pow à la preuve de la participation.Aujourd’hui, Ethereum est un système POS stable depuis près de deux ans, et cette preuve de participation a exceptionnellement bien performé en termes de stabilité, de performance et d’évitement des risques centralisés.Cependant, il y a encore des domaines importants à améliorer la preuve de la participation.
La feuille de route d’Ethereum en 2023 le divise en plusieurs parties: améliorer les caractéristiques techniques telles que la stabilité, les performances et l’accessibilité à des validateurs plus petits, et des changements économiques pour répondre aux risques centralisés.Selon Vitalik, cet article n’est pas une liste exhaustive d’améliorations de la preuve de participation, mais davantage d’idées étant activement considérées.
Les principaux objectifs de la fusion sont les suivants:
1. Déterminisme de créneaux temporels unique (SSF): Habituellement, le bloc Ethereum prend environ 15 minutes pour finaliser.Cependant, il est possible de vérifier l’efficacité des blocs en améliorant le mécanisme consensuel d’Ethereum, qui réduit considérablement le temps nécessaire pour finaliser.Des blocs peuvent être proposés et finalisés dans le même créneau de temps sans attendre 15 minutes.
2. Confirmer et effectuer les transactions à la vitesse la plus rapide tout en maintenant la décentralisation
3. Améliorer la faisabilité des engagements pour les engagements individuels
4. Améliorer la robustesse
5. Améliorer la capacité d’Ethereum à résister et à se remettre de 51% d’attaques (y compris l’inversion finale, le blocage final et la censure)
Certitude de créneaux temporels et démocratisation
Actuellement, il faut 2 à 3 époques (environ 15 minutes) pour compléter un bloc et 32 ETH est nécessaire pour devenir un mâle.C’était à l’origine un compromis pour équilibrer trois buts:
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Maximiser le nombre de validateurs participant à la mise en place (minimiser l’ETH requis pour le jalonnement);
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Minimiser le temps final;
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Minimise les frais généraux des nœuds de course.
Ces trois objectifs sont conflictuels: afin d’atteindre la finalité économique (c’est-à-dire que l’attaquant doit détruire une grande quantité d’ETH pour restaurer le bloc finalisé), chaque fois que la finalisation est finalisée, chaque validateur doit signer deux messages.Donc, s’il y a beaucoup de validateurs, il faut beaucoup de temps pour traiter toutes les signatures ou des nœuds très puissants pour traiter toutes les signatures en même temps.
Tout dépend de l’un des objectifs clés d’Ethereum: s’assurer que même les attaques réussies peuvent entraîner des coûts élevés aux attaquants.C’est le sens du terme «finalité économique».
Il existe également des contre-exemples, des blockchains qui n’ont pas de «finalité économique» (comme les algorands) doivent résoudre ce problème en sélectionnant au hasard un comité pour finaliser chaque créneau horaire.Mais le problème avec cette approche est que si l’attaquant contrôle 51% des validateurs, le coût de l’attaque est extrêmement faible: seuls certains nœuds du comité seront détectés comme participant à l’attaque et punis.Cela signifie que l’attaquant peut attaquer la chaîne à plusieurs reprises.
Donc, si Ethereum veut atteindre la finalité économique, une approche simple basée sur le comité ne fonctionnera pas, mais nécessite la participation d’un ensemble complet de validateurs.
Idéalement, Ethereum espère améliorer le statu quo tout en conservant sa finalité économique:
1. Terminer le bloc dans une fente (idéalement, gardez ou même réduisez la longueur de 12 secondes actuelle) au lieu de 15 minutes
2. Permettre aux vérificateurs de jouer avec 1 ETH (de 32 ETH à 1 ETH)
Le premier point peut garantir que tous les utilisateurs d’Ethereum peuvent bénéficier de niveaux plus élevés d’assurance de sécurité obtenus grâce au mécanisme final.Aujourd’hui, la plupart des utilisateurs ne peuvent pas profiter de ce type de garantie car ils ne veulent pas attendre 15 minutes; et grâce à un seul mécanisme de déterminisme de la machine à sous, les utilisateurs peuvent voir la finalisation de la transaction presque immédiatement après la confirmation de la transaction.Deuxièmement, si les utilisateurs et les applications n’ont pas à se soucier de la possibilité de recul de la chaîne, cela simplifie le protocole et l’infrastructure environnante.
Le deuxième point est de soutenir les engageurs individuels.Selon plusieurs sondages, le principal facteur empêchant des engagements séparés est la limite minimale de 32 ETH.La réduction de la limite minimale à 1 ETH résoudra ce problème.
Il y a un défi: une certitude plus rapide et des objectifs de jalonnement plus démocratisés sont tous deux en conflit avec le but de minimiser les frais généraux.En fait, ce fait est pourquoi Ethereum n’a pas adopté le déterminisme à emplacement unique au début.Cependant, des recherches récentes ont proposé certaines solutions possibles à ce problème.
Comment ça marche:
Le déterminisme de l’emplacement unique implique l’utilisation d’un algorithme de consensus qui finalise les blocs dans une fente.Ce n’est pas un objectif difficile en soi, et de nombreux algorithmes (comme le consensus de la tendance) l’ont atteint.
Une propriété idéale unique à Ethereum est (c’est-à-dire des fuites d’inactivité): cette propriété permet à la blockchain de continuer à fonctionner et finalement à récupérer même si plus de 1/3 des validateurs sont hors ligne.
Proposition déterministe de créneaux horaires unique
Il existe plusieurs solutions de premier plan à la façon de faire fonctionner le déterminisme à emplacement unique avec des validateurs très élevés sans provoquer des frais généraux d’opérateur de nœuds extrêmement élevés:
La première option est une force brute pour mettre en œuvre de meilleurs protocoles d’agrégation de signature, qui peuvent utiliser ZK-Snarks, ce qui permettra de gérer les signatures de millions de validateurs dans un seul emplacement.Le Horn, par exemple, est l’une des propositions proposées pour concevoir un meilleur protocole d’agrégation.
L’option deux est le Comité de l’Orbit, un nouveau mécanisme qui permet aux comités de taille moyenne sélectionnés au hasard d’être responsables de la finalité de la chaîne, mais nécessite la préservation de la caractéristique des coûts d’attaque.L’orbite profite de l’hétérogénéité préexistante dans la taille du dépôt du vérificateur pour atteindre la plus grande finalité économique possible, tout en donnant aux petits vérificateurs le rôle auquel ils sont appariés.
Comme le montre la figure ci-dessous, entre la plage x = 0 (comité d’algorands, pas de finalité économique) et x = 1 (l’état actuel d’Ethereum) – —Orbite SSF a ouvert le terrain:
1. Le coût du mal est toujours très élevé pour assurer une sécurité extrême;
2. Mais en même temps, seul un échantillon de validateur aléatoire de taille moyenne est nécessaire pour participer à chaque créneau horaire pour réduire la charge du nœud.
L’option 3 est un engagement à double couche, un a deux types de mécanismes de glissement.Seuls les niveaux avec des exigences de dépôt plus élevés participeront directement au processus de fourniture de la finalité économique.Quant aux droits et responsabilités des dépôts de bas niveau, diverses propositions ont été proposées, notamment:
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Le droit de gage des droits à des détenteurs de capitaux propres plus élevés;
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Dessinez au hasard des Stakers de bas niveau pour prouver et finaliser chaque bloc;
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Le droit de générer des listes d’inclusion, etc.
Pour l’expérience de sécurité d’Ethereum et les propriétés centralisées, chaque solution a ses avantages et ses inconvénients et doit être pesé: bien que la force brute puisse résoudre le problème, il nécessite l’agrégation de grandes quantités de signatures en très peu de temps. Le comité de l’orbite doit vérifier sa sécurité et ses caractéristiques, et le formaliser et le mettre en œuvre;
En plus de la certitude unique, les élections à leader secret unique sont également une question importante dans le système de preuve d’Ethereum.De nos jours, il est possible de savoir quel vérificateur proposera le bloc suivant, qui crée une vulnérabilité de sécurité où l’attaquant peut surveiller le réseau, déterminer quels vérificateurs correspondent aux adresses IP et aborder le vérificateur lorsqu’il est sur le point de proposer le vérificateur. Lancez une attaque DOS.
La meilleure façon de résoudre ce problème est de masquer les informations dont le validateur générera le bloc suivant, au moins avant que le bloc ne soit réellement généré.
Élection de leadership secret unique
Actuellement, il est possible de savoir quel vérificateur proposera le bloc suivant à l’avance, qui crée une vulnérabilité de sécurité: un attaquant peut surveiller le réseau, déterminer quels vérificateurs correspondent aux adresses IP et aborder le vérificateur lorsqu’il est sur le point de proposer le proposer le proposer Vérificateur.
L’accord électoral Secret Leader résout ce problème en utilisant certaines techniques de chiffrement pour créer un ID de vérificateur « aveugle » pour chaque vérificateur, puis donne à de nombreux proposants la possibilité de restructurer et de reconstituer le pool d’identification aveugle.
Cependant, la réalisation d’un seul accord électoral secret de leader qui est assez simple n’est pas facile.
La simplicité du protocole Ethereum est cruciale et ne veut pas augmenter encore sa complexité.SSLE simplifiée à l’aide de signatures annulaires (SSLE simplifiée à l’aide de signatures annulaires) n’utilise que des centaines de lignes de code de spécification et introduit de nouvelles hypothèses dans un cryptage complexe.
Comment atteindre une résistance quantique suffisamment efficace est également un problème.Finalement, cela peut se produire: la « complexité supplémentaire marginale » de SSLE ne tombera à un niveau suffisant que si nous essayons hardiment un mécanisme pour effectuer une preuve universelle de connaissances zéro pour d’autres raisons.
De plus, une confirmation de transaction plus rapide est également l’un des problèmes que le système de preuve de mise en scène Ethereum doit résoudre.
Il est utile de raccourcir davantage le temps de confirmation des transactions d’Ethereum (de 12 secondes à 4 secondes).Cela améliorera considérablement l’expérience utilisateur basée sur L1 et Rollups tout en rendant les protocoles Defi plus efficaces.Il rendra également L2 plus décentralisé car il permettra à un grand nombre d’applications de L2 de fonctionner sur des Rollups, réduisant le besoin de L2 de construire son propre type décentralisé basé sur le comité.
Il y a environ deux techniques: réduire le temps de la fente à 8 secondes ou 4 secondes;Cependant, il n’est pas clair à quel point la faisabilité de raccourcir le temps de plage horaire est.
Même aujourd’hui, il est difficile pour les engageurs dans de nombreuses régions du monde d’obtenir des preuves à une vitesse suffisamment rapide.Les tentatives de temps de sous 4 secondes sont à risque de centralisation du validateur, et en raison de la latence, il n’est pas pratique d’être un validateur en dehors de quelques régions géographiquement supérieures.
La faiblesse de l’approche précontenue du proposant est qu’elle peut considérablement améliorer le temps de l’inclusion dans le cas moyen, mais pas dans le pire des cas.En outre, il y a un autre problème à résoudre, à savoir comment inciter la préconfiration.
Confronté à de futures menaces informatiques quantiques possibles, Ethereum doit développer activement des alternatives aux attaques quantiques.Chaque partie du protocole Ethereum s’appuie actuellement sur une courbe elliptique doit avoir des alternatives basées sur le hachage ou d’autres résistants quantiques.Cela justifie le conservatisme dans les hypothèses de performance entourant la preuve de la conception de la pieu et est également la raison du développement plus agressif d’alternatives quantiques résistantes aux attaques.
résumé
La preuve d’Ethereum du système de pieu est difficile sur la voie de l’évolution technologique.Étant donné que le seuil d’Ethereum est élevé, les prestataires de services d’allumage dirigés par Lido sont devenus le premier choix pour le nœud Ethereum, et la solution d’allumage à double couche présente également un certain degré de risque de centralisation.Pour relever ces défis, la finalité unique et la démocratisation des promesses de promesses, les élections à leader secret unique, la confirmation des transactions plus rapides et le développement d’alternatives d’attaque quantique sont des questions importantes que Ethereum doit faire face.
Vitalik a considérablement pensé à la mise à niveau de la « fusion » et a proposé autant de solutions techniques que possible, en discutant du potentiel de conception de la technologie de la participation de Ethereum POS et des voies de mise à niveau technologique potentiellement possibles à l’heure actuelle.
Dans le processus de mise à niveau de la technologie, Ethereum travaille toujours dur pour explorer et innover, peser et choisir entre différentes solutions techniques pour trouver la voie de développement la plus appropriée et atteindre des niveaux de sécurité, de performances et de décentralisation les plus appropriés.
