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Geschrieben von: Ebunker
Seit Oktober dieses Jahres hat der Mitbegründer von Ethereum, Vitalik Buterin Die Pracht.In diesem Artikel wird der erste Teil der Roadmap (The Merge) interpretiert, um zu untersuchen, welche anderen technischen Designs beim POS -Beweis für den Anteil und zur Erreichung dieser Verbesserungen verbessert werden können.
Vitalik ist der Ansicht, dass sich der „Fusion“ auf das wichtigste Ereignis der Geschichte seit dem Start des Ethereum -Protokolls bezieht: den Übergang vom POW -Beweis der Arbeit zum POS -Beweis des Anteils.Heute ist Ethereum seit fast zwei Jahren ein stabiles POS -System, und dieser Beweis für die Beteiligung hat sich in Bezug auf Stabilität, Leistung und Vermeidung von zentralen Risiken außergewöhnlich gut entwickelt.Es gibt jedoch immer noch einige wichtige Bereiche, die einen Anteil verbessert werden können.
Ethereums 2023 Roadmap unterteilt es in mehrere Teile: Verbesserung technischer Merkmale wie Stabilität, Leistung und Zugänglichkeit für kleinere Validatoren und wirtschaftliche Änderungen, um zentrale Risiken zu beheben.Laut Vitalik handelt es sich bei diesem Artikel um keine umfassende Liste der Verbesserungen des Beweises des Anteils, sondern mehr von Ideen, die aktiv berücksichtigt werden.
Die Hauptziele der Fusion sind wie folgt:
1. Einzeit -Slot -Determinismus (SSF): Normalerweise dauert der Ethereum -Block etwa 15 Minuten.Es ist jedoch möglich, die Effizienz von Blöcken zu überprüfen, indem der Konsensmechanismus von Ethereum verbessert wird, was die zur Fertigstellung erforderliche Zeit erheblich verringert.Blöcke können im gleichen Zeitfenster vorgeschlagen und abgeschlossen werden, ohne 15 Minuten zu warten.
2. Bestätigen und absolut
3.. Verbessern Sie die Machbarkeit von Zusagen für einzelne Versprechen
4. Robustheit verbessern
5. Verbesserung der Fähigkeit von Ethereum, sich von 51% Angriffen zu widersetzen und sich zu erholen (einschließlich endgültiger Umkehrung, endgültiger Blockieren und Zensur)
Einzelschlitzdeterminismus und Versprechen Demokratisierung
Derzeit dauert es 2–3 Epochen (ca. 15 Minuten), um einen Block zu vervollständigen, und 32 ETH sind erforderlich, um ein Staker zu werden.Dies war ursprünglich ein Kompromiss, um drei Ziele auszugleichen:
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Maximieren Sie die Anzahl der an der Einstellung beteiligten Validatoren (minimieren Sie die ETH, die zum Absetzen erforderlich sind);
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Minimieren Sie das letzte Mal;
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Minimiert den Aufwand von laufenden Knoten.
Diese drei Ziele sind widersprüchlich: Um eine wirtschaftliche Endgültigkeit zu erreichen (d. H. Der Angreifer muss eine große Menge an ETH zerstören, um den endgültigen Block wiederherzustellen), muss jeder Validator zwei Nachrichten unterschreiben.Wenn es also viele Validatoren gibt, dauert es entweder lange, um alle Unterschriften oder sehr leistungsstarken Knoten zu verarbeiten, um alle Signaturen gleichzeitig zu verarbeiten.
Es hängt alles von einem der Hauptziele von Ethereum ab: sicherzustellen, dass selbst erfolgreiche Angriffe den Angreifern hohe Kosten bringen können.Dies ist die Bedeutung des Begriffs „wirtschaftliche Endgültigkeit“.
Es gibt auch Gegenbeispiele, Blockchains, die keine „wirtschaftliche Endgültigkeit“ haben (z. B. Algorand), müssen dieses Problem lösen, indem sie zufällig einen Ausschuss auswählen, um jeden Zeitfenster abzuschließen.Das Problem bei diesem Ansatz ist jedoch, dass, wenn der Angreifer 51% der Validatoren kontrolliert, die Angriffskosten extrem niedrig sind: Nur einige Knoten im Komitee werden als Teilnahme an dem Angriff erkannt und bestraft.Dies bedeutet, dass der Angreifer die Kette wiederholt angreifen kann.
Wenn also Ethereum wirtschaftliche Endgültigkeit erreichen will, funktioniert ein einfacher Ansatz, der auf dem Ausschuss basiert, nicht funktionieren, sondern die Teilnahme einer vollständigen Reihe von Validatoren erfordert.
Im Idealfall hofft Ethereum, den Status quo zu verbessern und gleichzeitig seine wirtschaftliche Endgültigkeit beizubehalten:
1. Beenden Sie den Block innerhalb eines Schlitz
2. Erlauben Sie die Überprüfungen, sich mit 1 ETH zu befinden (von 32 ETH bis 1 ETH).
Der erste Punkt stellt sicher, dass alle Ethereum -Benutzer von einem höheren Maß an Sicherheitssicherung profitieren können, das durch den endgültigen Mechanismus erreicht wird.Heutzutage können die meisten Benutzer diese Art von Garantie nicht genießen, da sie nicht bereit sind, 15 Minuten zu warten.Zweitens, wenn Benutzer und Anwendungen sich keine Sorgen über die Möglichkeit eines Kettenrollbacks machen müssen, vereinfacht dies das Protokoll und die umliegende Infrastruktur.
Der zweite Punkt besteht darin, einzelne Verpfändungen zu unterstützen.Laut mehreren Umfragen ist der Hauptfaktor, der getrennte Zusagen verhindert, die Mindestgrenze von 32 ETH.Die Reduzierung der Mindestgrenze auf 1 ETH löst dieses Problem.
Es gibt eine Herausforderung: Eine schnellere Gewissheit und mehr demokratisierte Einstellziele stehen im Konflikt mit dem Ziel, den Overhead zu minimieren.Tatsächlich ist diese Tatsache, warum Ethereum zu Beginn keinen Single-Slot-Determinismus übernommen hat.In jüngsten Forschungen wurden jedoch einige mögliche Lösungen für dieses Problem vorgeschlagen.
Wie es funktioniert:
Der einzelne Slot -Determinismus beinhaltet die Verwendung eines Konsensalgorithmus, der Blöcke innerhalb eines Steckplatzes abschließt.Dies ist an sich kein schwieriges Ziel, und viele Algorithmen (wie der Tenderminzkonsens) haben dies erreicht.
Eine ideale Eigenschaft, die in Ethereum einzigartig ist, ist (d. H. Inaktivitätslecks): Diese Eigenschaft ermöglicht es der Blockchain, weiter zu laufen und sich schließlich zu erholen, selbst wenn mehr als 1/3 der Validatoren offline sind.
Einzelzeitschlitzdeterministischer Vorschlag
Es gibt mehrere führende Lösungen, wie der Einzel-Slot-Determinismus mit sehr hohen Validatoren funktioniert, ohne einen extrem hohen Knoten-Operator-Overhead zu verursachen:
Option 1 ist Brute Force, um bessere Signaturaggregationsprotokolle zu implementieren, die möglicherweise ZK-Snarks verwenden, die es ermöglichen, Signaturen von Millionen von Validatoren in einem einzigen Steckplatz zu verarbeiten.Horn zum Beispiel ist eine der Vorschläge, die vorgeschlagen wurde, ein besseres Aggregationsprotokoll zu entwerfen.
Option zwei ist der Orbit-Komitee, ein neuer Mechanismus, mit dem zufällig ausgewählte mittelgroße Ausschüsse für die Endgültigkeit der Kette verantwortlich sind, aber die Erhaltung der Angriffskostencharakteristik erfordert.Orbit nutzt die bereits bestehende Heterogenität in der Größe der Ablagerung des Verifizierers, um die größtmögliche, wirtschaftliche Endgültigkeit zu erreichen, und gibt den kleinen Überprüfern die Rolle, mit der sie übereinstimmen.
Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, zwischen Bereich x = 0 (Algorand -Komitee, keine wirtschaftliche Endgültigkeit) und x = 1 (der aktuelle Status von Ethereum) – hat das Mittelweg eröffnet:
1. Die Kosten für das Böse sind immer noch sehr hoch, um extreme Sicherheit zu gewährleisten.
2. Gleichzeitig ist nur eine mittelgroße Probe in einem zufälligen Validator erforderlich, um an jedem Zeitfenster teilzunehmen, um die Belastung des Knotens zu verringern.
Option 3 ist eine doppelte Verpfändung, eine verpfändete Arten von Versprechen.Nur Niveaus mit höheren Einlagenanforderungen werden direkt am Prozess der wirtschaftlichen Endgültigkeit beteiligt.In Bezug auf die Rechte und Verantwortlichkeiten von Einlagen auf niedrigem Niveau wurden verschiedene Vorschläge vorgeschlagen, darunter:
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Das Recht, die Rechte an höheren Aktieninhabern zu verpflichten;
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Zeichnen Sie zufällig niedrige Staker, um jeden Block zu beweisen und abzuschließen.
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Das Recht, Inklusionslisten usw. zu generieren, usw.
Für die Sicherheitserfahrung von Ethereum und das Einsetzen zentraler Eigenschaften hat jede Lösung ihre Vor- und Nachteile und muss das Problem lösen, obwohl die Brute -Kraft in sehr kurzer Zeit eine Aggregation großer Mengen an Signaturen erfordert Der Orbit-Komitee muss seine Sicherheit und Merkmale überprüfen und sie formalisieren und umsetzen.
Zusätzlich zu einer einzelnen Gewissheit ist die Wahl der einzelnen Geheimnisse auch im Ethereum Proof-of-Stake-System ein wichtiges Thema.Heutzutage ist es möglich zu wissen, welcher Verifizierer den nächsten Block vorschlägt, wodurch eine Sicherheitsanfälligkeit erstellt wird, bei der der Angreifer das Netzwerk überwachen kann, welche Überprüfungen der IP entsprechen, und den Überprüfer adressieren, wenn er den Überprüfer vorschlägt. Starten Sie einen DOS -Angriff.
Der beste Weg, um dieses Problem zu lösen, besteht darin, die Informationen zu verbergen, von denen Validator den nächsten Block erzeugt, zumindest bevor der Block tatsächlich generiert wird.
Einzelne geheime Führungswahlen
Derzeit ist es möglich zu wissen, welcher Verifizierer den nächsten Block im Voraus vorschlagen wird, was eine Sicherheitsanfälligkeit erzeugt Verifizierer.
Die Wahlvereinbarung für ein geheimes Leader -Leader löst dieses Problem mit einigen Verschlüsselungstechniken, um eine „blinde“ Verifizierer -ID für jeden Verifizierer zu erstellen, und gibt vielen Antragstellern die Möglichkeit, den Blind -ID -Pool umzustrukturieren und neu zu strukturieren.
Es ist jedoch nicht einfach, eine einzelne Wahlvereinbarung für die Wahlvereinbarung des geheimen Leaders zu erzielen.
Die Einfachheit des Ethereum -Protokolls ist entscheidend und möchte seine Komplexität nicht weiter erhöhen.Vereinfachte SSLE mit Ringsignaturen (vereinfachte SSLE mit Ringsignaturen) verwendet nur Hunderte von Spezifikationscodezeilen und führt neue Annahmen in der komplexen Verschlüsselung ein.
Wie man ausreichend effizient ist, ist auch ein Problem.Letztendlich kann dies geschehen: Die „marginale zusätzliche Komplexität“ von SSLE wird nur dann auf ein niedriges Tiefpunkt fallen, wenn wir mutig versuchen, einen Mechanismus einzuführen, um einen universellen Null-Wissen-Beweis aus anderen Gründen durchzuführen.
Darüber hinaus ist eine schnellere Transaktionsbestätigung auch eines der Probleme, die das Ethereum-Proof-of-Stake-System lösen muss.
Es ist wertvoll, die Transaktionsbestätigungszeit von Ethereum weiter zu verkürzen (von 12 Sekunden bis 4 Sekunden).Dies wird die Benutzererfahrung von L1 und Rollups erheblich verbessern und Defi-Protokolle effizienter machen.Es wird auch L2 dezentraler machen, da eine große Anzahl von L2-Anwendungen auf Rollups operiert werden kann, wodurch die Notwendigkeit von L2 reduziert wird, um eine eigene, dezentrale Art auf Komitee zu erstellen.
Es gibt ungefähr zwei Techniken: Verringerung der Schlitzzeit auf 8 Sekunden oder 4 Sekunden;Es ist jedoch nicht klar, wie möglich, die Zeitschlitzzeit zu verkürzen.
Noch heute ist es für Versprechen in vielen Teilen der Welt schwierig, mit einer schnellen Geschwindigkeit Beweise zu erhalten.Versuche der 4-Sekunden-Schlitzzeit sind dem Risiko einer Validator-Zentralisierung ausgesetzt, und aufgrund der Latenz ist es unpraktisch, außerhalb einiger geografisch überlegener Regionen ein Validator zu sein.
Die Schwäche des Vorbefugungsansatzes des Antragstellers besteht darin, dass er die Zeit bis zur Aufnahme in den durchschnittlichen Fall erheblich verbessern kann, jedoch nicht im schlimmsten Fall.Darüber hinaus gibt es ein anderes Problem zu lösen, nämlich wie die Anreize vor der Bestätigung angeregt werden kann.
Angesichts möglicher zukünftiger Quantencomputerbedrohungen muss Ethereum aktiv Alternativen zu Quantenangriffen entwickeln.Jeder Teil des Ethereum-Protokolls basiert derzeit auf einer elliptischen Kurve, um einige Hash-basierte oder andere quantenresistente Alternativen zu haben.Dies rechtfertigt den Konservatismus bei Leistungsannahmen im Zusammenhang mit dem Nachweis des Stakesdesigns und ist auch der Grund für eine aggressivere Entwicklung von quantenangriffen-resistenten Alternativen.
Zusammenfassung
Der Ethereum -Beweis für das Stakemystem ist auf dem Weg zur technologischen Entwicklung eine Herausforderung.Da der Schwellenwert für Ethereum hoch ist, sind die von LIDO geführten Diensteanbieter die erste Wahl für das Einstellen von Ethereum-Knoten gewesen, und die Doppelschicht-Lösung hat auch ein gewisses Grad an Zentralisierungsrisiko.Um diese Herausforderungen zu bewältigen, sind die Endgültigkeit und Demokratisierung von Zusagen, Wahlen zum Einzelgeheimnis, eine schnellere Transaktionsbestätigung und die Entwicklung von Alternativen für Quantenangriffe wichtige Themen, mit denen Ethereum befasst werden muss.
Vitalik hat umfassend über das Upgrade von „The Merge“ nachgedacht und so viele technische Lösungen wie möglich vorgeschlagen, um das Designpotential von Ethereum POS -Nachweis für die Stake -Technologie und die potenziell machbaren technologischen Upgrade -Pfade zu erörtern.
Im Prozess des technologischen Upgrades arbeitet Ethereum immer noch hart daran, innovativ und innovativ zu sein, zu wägen und zwischen verschiedenen technischen Lösungen zu wählen, um den am besten geeigneten Entwicklungspfad zu finden und höhere Sicherheits-, Leistung und Dezentralisierungsniveaus zu erreichen.
