Vitalik: Quoi d’autre peut être amélioré dans Ethereum POS?

Titre original:>Futures possibles du protocole Ethereum, partie 1: la fusion

Auteur: Vitalik, fondateur d’Ethereum, Compilé: Deng Tong, Bitchain Vision

Initialement, « The Merge » fait référence à l’incident le plus important de l’accord Ethereum depuis son lancement: transition longue et dure à la dureté du POW à la pos.De nos jours, Ethereum fonctionne de manière stable depuis près de deux ans, et ce POS a très bien fonctionné en termes de stabilité, de performance et d’évitement des risques centralisés.Cependant, POS a encore des domaines importants à améliorer.

La feuille de route que j’ai peinte en 2023 la divise en plusieurs parties:Améliorer les caractéristiques techniques, telles que la stabilité, les performances et l’accessibilité aux petites vérificationsEt le changement économique pour faire face aux risques centralisés.Le premier est devenu une partie de « la fusion », et le second est devenu une partie de « The Scourit ».

Cet article se concentrera sur la section « Merge »:Quelle est la conception technique du certificat de capitaux propres (POS) qui peut être améliorée et quelles sont les moyens d’atteindre ces améliorations?

Ce n’est pas une liste détaillée de choses qui peuvent être faites par POS; au contraire, c’est une liste d’idées qui envisagent activement.

Finalité de machines à sous unique (SSF) et la démocratisation de l’engagement (SSF)

Quels problèmes résolvons-nous?

À l’heure actuelle, Ethereum a besoin de 2-3 époques (environ 15 minutes) pour finalement déterminer un bloc, et 32 ​​ETH est nécessaire pour devenir un englouti.

C’était à l’origine un compromis qui a fait un équilibre entre les trois buts ci-dessous:

• Maximisez le nombre de vérifications participant à l’engagement (ce qui signifie directement la quantité minimale requise pour l’engagement minimum)

• Minimiser la dernière fois

• Pour minimiser les dépenses des nœuds d’exécution

Ces trois objectifs sont conflictuels les uns avec les autres: afin d’atteindre la «certitude finale économique» (finalité économique, c’est-à-dire les attaquants doivent détruire un grand nombre d’ETH pour restaurer le bloc déterminé final). Les messages doivent être signés.Par conséquent, si vous avez de nombreuses vérifications, vous prendrez beaucoup de temps pour gérer toutes les signatures, ou vous avez besoin de nœuds très puissants pour gérer toutes les signatures en même temps.

Veuillez noter que tout cela dépend d’un objectif clé dans Ethereum: s’assurer que même les attaques réussies entraîneront des coûts élevés aux attaquants.C’est la signification du mot «définition finale économique».Si nous n’avons pas cet objectif, nous pouvons enfin déterminer chaque créneau pour résoudre ce problème par sélection aléatoire d’un comité (comme Algrand).Mais le problème de cette méthode est que si l’attaquant contrôle 51% des vérifications, alors il peut attaquer à des coûts très bas (révoqué le bloc final déterminé, examiner ou retarder la détermination finale): seul celui du comité du comité du comité du comité Le comité est celui du comité.Cela signifie qu’un attaquant peut attaquer à plusieurs reprises la chaîne.Par conséquent, si nous voulons la certitude finale économique, la méthode basée sur le comité simple n’est pas incapable.

Idéalement, nous espérons conserver la certitude finale économique et améliorer en même temps le statu quo dans les deux domaines:

1. Complétez le bloc dans une fente (idéalement, gardez ou même réduisez la longueur des 12 secondes actuelles) au lieu de 15 minutes

2. Autant que les vérifications soient à promettre 1 ETH (à l’origine 32 ETH)

La rationalité du premier objectif provient des deux objectifs.

Tout d’abord, il garantit que tous les utilisateurs d’Ethereum peuvent bénéficier de garanties de sécurité de niveau supérieur obtenues grâce au mécanisme de détermination final.De nos jours, la plupart des utilisateurs ne peuvent pas profiter de cette garantie car ils ne veulent pas attendre 15 minutes; et en utilisant des créneaux uniques pour finaliser le mécanisme, les utilisateurs peuvent immédiatement voir la confirmation finale de la transaction après avoir confirmé la transaction.Deuxièmement, si les utilisateurs et les applications n’ont pas à se soucier de la possibilité de recul de la chaîne (à moins qu’il n’y ait une fuite de fuite non activée relativement rare), il simplifie l’accord et l’infrastructure qui l’entoure.

Le deuxième objectif est du désir de soutenir les promesses solo.Les enquêtes d’opinion publiques répétées montrent encore et encore que le principal facteur pour empêcher davantage d’engagement solo des personnes est la limite minimale de 32 ETH.La réduction de la limite minimale à 1 ETH résoudra ce problème afin que d’autres problèmes soient devenus le principal facteur restreignant l’engagement solo.

Il y a un défi: une certitude plus rapide et des objectifs de gage plus démocratiques entrent en conflit avec l’objectif des dépenses minimisées.En fait, ce fait est toutes les raisons pour lesquelles nous n’avons pas adopté un seul emplacement au début.Cependant, des études récentes ont proposé certaines méthodes possibles pour résoudre ce problème.

Qu’est-ce que SSF et comment ça marche?

La détermination finale de l’emplacement unique implique l’utilisation d’algorithmes consensus qui finalisent le bloc dans une fente.Ce n’est pas un objectif difficile en soi: de nombreux algorithmes (comme le consensus de tendance) l’ont atteint avec le meilleur attribut.L’un des attributs idéaux propres à Ethereum est « aucune fuite de fuite d’activité ».Heureusement, ce souhait a été résolu: il existe déjà des propositions pour modifier le consensus de la tendance pour s’adapter à la fuite d’inactivité.

La proposition de définition finale de l’emplacement unique unique

La partie la plus difficile du problème est de savoir comment faire en sorte que la dernière certitude d’une seule machine à sous joue un rôle lorsque le nombre de vérifications est très élevé, et cela ne conduira pas à des frais généraux de nœud de nœud élevé.Pour cette raison, il existe plusieurs solutions de premier plan:

• OPTIONS 1: STRIVE BATONDS pour obtenir un meilleur protocole d’agrégation de signature, qui peut utiliser ZK-Snarks, ce qui nous permet en fait de traiter les signatures à partir de millions de vérifications dans chaque créneau.

Horn, l’une des conceptions proposées pour un meilleur accord d’agrégation.

• Option 2: Orbit Comité – un nouveau mécanisme qui permet aux comités moyens sélectionnés au hasard d’être responsables de la réalisation de la chaîne, mais de conserver la façon dont nous recherchons les caractéristiques des coûts des coûts d’attaque.
  Une façon de penser à l’orbite SSF est qu’elle a ouvert un espace d’option de compromis, du X = 0 (Committee de style Algorand, qui est la dernière certitude de l’économie) à ce stade, Ethereum a toujours une certitude économique suffisante pour une certitude finale à la manière Assurez-vous extrêmement sécurisé, mais en même temps, nous avons obtenu l’avantage d’efficacité de chaque fente avec seulement des vérifications de taille moyenne pour participer à chaque fente.

Orbit utilise la pré-existence de l’hétérogénéité dans l’échelle de dépôt pour obtenir autant de définition finale économique que possible, et donnera toujours le rôle correspondant des vérifications solo.En outre, Orbit utilise une commission lente pour s’assurer que le degré élevé de chevauchement entre le nombre juridique adjacent est utilisé pour s’assurer que sa certitude finale économique est toujours applicable à la frontière de rotation du comité.

• Options 3: Mécanisme d’engagement à deux couches, dont le glissement est divisé en deux catégories, un type d’exigences de dépôt est plus élevé et l’autre type d’exigences de dépôt est faible.Seuls les niveaux avec des exigences de dépôt plus élevés participeront directement à la fourniture d’une certitude finale économique.Il existe diverses propositions (par exemple, voir, voirArc-en-cielArticle) Pour expliquer spécifiquement quels droits et responsabilités des niveaux avec des exigences de dépôt inférieures.Les idées courantes comprennent:

• Le droit de confier les promesses de promesses à des engagements de niveau supérieur

• Extraire au hasard les promesses de niveau inférieur pour prouver et enfin déterminer chaque bloc

• Le droit de générer le droit de listes d’inclusion

Quels sont les liens avec la recherche existante?

• La façon de réaliser la détermination finale d’un seul emplacement (2022):>https://notes.ethereum.org/@vbuterin/single_slot_finalité

• La proposition spécifique du protocole de détermination finale de l’emplacement unique Ethereum (2023):https://eprint.iacr.org/2023/280

• Orbit SSF:>https://ethresear.ch/t/orbit-ssf-solo-staking-friemy-validator-set-management- ssf / 19928>

• Analyse plus approfondie du mécanisme de style orbite:

• Horn, accord d’agrégation de signature (2022):>>https://ethreear.ch/t/horn-collect –signatures-faster-finality/142199

• Mésuratrice de signature du consensus à grande échelle (2023):>https://ethresear.ch/t/signature-merging-for- Consonsus à grande échelle / 17386? U = Asn>

• >KhovratovichEn attente de l’accord d’agrégation de signature proposé:>>https://hackmd.io/@7dpnyqjkqgeyc7wmlpxhtq/bykm3ggu0 # /

• Agrégation de signature basée sur Stark (2022):https://hackmd.io/@vbuterin/stark_agregation

• Engagement arc-en-ciel:https://ethresear.ch/t/unbundling-taking-towards-rainbow-staking/18683

Que dois-je faire pour faire?De quoi avez-vous besoin pour peser?

Il existe quatre chemins principaux à choisir (nous pouvons également adopter un chemin mixte):

1. Maintenir le statu quo

2. Orbit SSF

3, Force brute SSF

4. SSF avec deux couches de mécanisme de gage

1 signifie que vous ne faites rien et que vous ne le gardez pas, mais cela rendra l’expérience de sécurité d’Ethereum et les attributs de centralisation de l’engagement d’Ethereum pire que l’origine.

2 Évitez le « TECH élevé » et pour résoudre le problème en réorganisant subtilement l’accord: nous détendons les exigences de la « définition finale économique », afin que nous exigeons que l’attaque soit coûteuse, mais le coût de l’attaque peut être 10 fois inférieur à celui de celui du présent maintenant.On pense généralement que la définition finale économique actuelle d’Ethereum dépasse de loin le niveau dont il a besoin.

Le travail principal est de vérifier si le mécanisme de l’orbite est sûr et a les attributs que nous voulons, puis entièrement formellement formellement formellement et implémentez.De plus, l’EIP-7251 (augmentation de l’équilibre maximal effectif) permet à la vérification volontaire de fusionner, ce qui réduira immédiatement les frais généraux de vérification de la chaîne et servira de stade initial efficace lancé par orbite.

3 Évitez l’ingénieuse réflexion, mais résolvez de force le problème avec un chariot élevé.Pour ce faire, il faut une courte période de temps (5-10 secondes) pour collecter un grand nombre de signatures (plus d’un million).

4 Évitez l’ingénierie ingénieuse et la technologie élevée, mais elle crée un système d’engagement à deux couches, qui présente toujours des risques centralisés.Le risque dépend dans une large mesure des droits spécifiques obtenus par la couche inférieure à la création.Par exemple:

• Si les promesses de bas niveau doivent confier le droit de prouver les promesses de seniors, alors les efforts peuvent être centralisés et, à la fin, nous obtiendrons deux niveaux de gage hautement concentrés.

• Si des échantillons aléatoires sont nécessaires pour approuver chaque bloc, l’attaquant n’a besoin que de dépenser une petite quantité d’ETH pour éviter la certitude finale.

• Si le glissement de niveau inférieur peut seulement produire une liste, la couche de preuve peut maintenir la centralisation.

Vous pouvez combiner plusieurs stratégies, telles que:

1 + 2: Ajouter une orbite, mais n’exécutez pas la nature finale de la fente unique

1 + 3: Utilisez une technologie forte pour réduire le montant minimum de dépôt sans avoir besoin de créneaux uniques pour finaliser.Le montant d’agrégation requis est 64 fois inférieur à la situation (3), donc le problème devient plus facile.

2 + 3: Utilisez des paramètres conservateurs pour exécuter des SSF en orbite (par exemple, le comité de vérification 128K, et non 8k ou 32k), et utilisez une technologie de force brute pour le rendre super efficace.

1 + 4: Ajoutez un engagement arc-en-ciel, mais ne faites pas une seule confirmation finale de l’emplacement

Comment la SSF interagit-elle avec d’autres parties de la feuille de route?

En plus d’autres avantages, la détermination finale de la machine à sous réduit également le risque d’attaques MEV multiples de certains types de MEV.De plus, dans le monde final de détermination des créneaux uniques, la conception de séparation de protection contre le protection et d’autres canaux de production de blocs internes doivent être conçus de différentes manières.

La faiblesse de la stratégie de force brute est qu’ils rendent plus difficile la réduction du temps de l’emplacement.

Élection de chef secrète (SSLE)

Quels problèmes résolvons-nous?

Aujourd’hui, quelles vérifications proposeront que le bloc suivant puisse être connu à l’avance.Cela produira une vulnérabilité de sécurité: l’attaquant peut surveiller le réseau, déterminer quelle adresse IP correspondant aux vérifications et lancer une attaque DOS sur elle lorsque le vérificateur est sur le point de proposer le bloc.

Qu’est-ce que SSLE et comment ça marche?

La meilleure façon de résoudre le problème DOS est de masquer les vérifications généreront les informations de bloc suivantes, au moins avant que le bloc réel ne soit généré.Veuillez noter que si nous supprimons les exigences « uniques », cela est facile: une solution consiste à permettre à quiconque de créer le bloc suivant, mais Randao est nécessaire pour révéler moins de 2 256 / N.En moyenne, un seul vérificateur peut répondre à cette exigence – mais parfois il y en a deux ou plus, parfois il n’y en aura pas.Il a toujours été un problème de combiner les exigences « secrètes » avec les exigences « uniques ».

Un seul accord électoral leader secret utilise une technologie cryptée pour créer un ID de personne de vérification « aveugle » pour chaque personne de vérification, puis donner à de nombreux propositions la possibilité de réorganiser et de re -Blinder le pool d’identification aveugle (ceci est similaire à la méthode de travail Mixnet des voies de travail), a donc résolu ce problème.À chaque fois, un ID aveugle aléatoire est sélectionné.Seul le propriétaire de l’ID aveugle peut générer des preuves efficaces pour proposer le bloc, mais personne ne sait quelle vérification de l’ID aveugle.

Protocole de fouet

Quels sont les liens avec la recherche existante?

• Dan Boneh’s Paper (2020):https://eprint.iacr.org/2020/025.pdf

• Fouet (proposition spécifique pour Ethereum, 2022):https://ethreear.ch/t/whisk-a-practical-chuffle-base-sprotocol-thereum/11763

• Étiquette électorale SECRET SECRET LEADER SUR ETHRESEAR.CH:https://ethresear.ch/tag/single-secret- leader-election

• Ssle simplifié à l’aide de la signature de la bague:https://ethreear.ch/t/simplify-ssle/12315

Que dois-je faire pour faire?De quoi avez-vous besoin pour peser?

En fait, le reste est de trouver et d’implémenter un protocole simple et simple afin que nous puissions facilement le mettre en œuvre sur le réseau principal.Nous attachons une grande importance à Ethereum comme un accord assez simple, et nous ne voulons pas que la complexité augmente davantage.Le SSLE que nous avons vu a ajouté des centaines de spécifications de ligne et introduit de nouvelles hypothèses dans le cryptage complexe.Trouver une implémentation anti-quanttum suffisamment efficace est également un problème en suspension.

En fin de compte, cela peut se produire: seulement lorsque nous avons essayé et introduit avec hardiment le mécanisme pour exécuter le certificat général de connaissance zéro dans le protocole Ethereum dans le L1 dans d’autres raisons (comme l’arbre d’État, ZK-EVM) « sexuelle » tomber à un niveau suffisamment bas.

Un autre choix consiste à ignorer le SSLE, mais à résoudre le problème DOS avec une mesure de soulagement (comme la couche P2P) à l’extérieur du protocole.

Comment peut-il interagir avec d’autres parties de la feuille de route?

Si nous ajoutons un mécanisme de séparation des proposer-proposer (APS), comme l’exécution T 4, alors le bloc d’exécution (c’est-à-dire un trading de blocs d’Ethereum) n’aura pas besoin de SSLE car nous pouvons compter sur des constructeurs de blocs spécialisés.Cependant, pour les blocs de consensus (c’est-à-dire des blocs, y compris des messages de protocole tels que des preuves, des pièces qui peuvent inclure des listes, etc.), nous bénéficierons toujours de SSLE.

Confirmation de trading rapide

Quels problèmes résolvons-nous?

Il est utile que le temps de confirmation des transactions d’Ethereum soit encore raccourci de 12 secondes à 4 secondes.Cela améliorera considérablement l’expérience utilisateur basée sur L1 et Rollups, tout en rendant le protocole Defi plus efficace.Il rendra également L2 une décentralisation plus facile car elle permettra à un grand nombre d’applications de L2 de fonctionner sur les Rollups, réduisant ainsi L2 pour construire ses propres besoins de tri décentralisés basés sur le comité.

Confirmation de trading rapideQuoi et comment ça marche?

Il y a généralement deux technologies ici:

1. Réduisez le temps de l’emplacement, comme la réduction à 8 secondes ou 4 secondes.Cela ne signifie pas nécessairement la certitude finale de 4 secondes: la détermination finale elle-même nécessite une communication à trois roues, nous pouvons donc définir chaque cycle de communication sur un bloc séparé, qui sera au moins une confirmation préliminaire après 4 secondes.

2. ALLABLES DE PUBLIER PRÉ-CONFIRMATION Pendant la période de l’emplacement.Dans des cas extrêmes, la proposition peut inclure les transactions qu’ils voient en temps réel et publier immédiatement le message de pré-conraction pour chaque transaction (« Ma première transaction est 0 × 1234 … », « Je suis la deuxième transaction est 0 × 5678 … « ).La proposition a émis deux conflits de confirmation de conflit peut être traitée de deux manières: (i) la punition pour la proposition, ou (ii) utiliser des témoins pour voter pour lequel est plus tôt.

Quels sont les liens avec la recherche existante?

• Basé sur la pré-Concirmation:https: //ethreear.ch/t/based-preconfirmations/17353

• Contrat Forced Proposal Promises (PEPC):>https://ethresear.ch/t/unbundling-pbs-towards-protocol-propoSer-Commitments- PEPC / 13879

• Le cycle échelonné sur la chaîne parallèle (l’idée de faible latence en 2018):https://ethresear.ch/t/staggered- périodes / 1793

Que dois-je faire pour faire?De quoi avez-vous besoin pour peser?

Il n’est pas clair de raccourcir la faisabilité du temps de l’emplacement.Aujourd’hui encore, les engageurs dans de nombreux domaines du monde sont difficiles à obtenir une preuve suffisante.Il existe un risque de concentration de vérifications au temps de l’emplacement de 4 secondes, et en raison d’un retard, il n’est pas pratique de devenir un authentificateur en dehors de quelques privilèges.

La faiblesse de la proposition pré-confirmant la méthode est qu’elle peut considérablement améliorer le temps d’inclusion de la situation moyenne, mais elle ne peut pas améliorer la pire situation: si la proposition actuelle fonctionne bien, votre transaction sera pré-confirmée en 0,5 seconde Au lieu de (moyen) 6 6 6, il est inclus en secondes, mais si la proposition actuelle est hors ligne ou est mal en cours, vous devez toujours attendre 12 secondes pour commencer la prochaine fois et fournir de nouvelles propositions.

En outre, il y a un problème déraisonnable, c’est-à-dire comment motiver la pré-confirmation.La proposition a la motivation de maximiser leurs options aussi longtemps que possible.Si le témoin a signé la facilité de pré-confirmée, alors l’expéditeur de transaction peut prédire immédiatement les conditions à prédire, mais cela apportera un fardeau supplémentaire au témoin, et il peut être difficile pour le témoin de continuer à agir en tant que neutre « Pipe stupide muet stupide.

D’un autre côté, si nous n’essayons pas de le faire et que nous conservons le temps de détermination final en 12 secondes (ou plus), l’écosystème accordera plus d’attention au mécanisme de pré-conformité du 2ème étage, et l’interaction à travers le 2ème Le sol prendra plus de temps.

Comment peut-il interagir avec d’autres parties de la feuille de route?

Sur la base de la pré-confirmation de la proposition, elle s’appuie en fait sur le mécanisme de séparation de la propulsion de protection (APS), tel que

Des experts en informatique quantique, tels que Scott Aaronson, ont récemment commencé à considérer la possibilité d’ordinateurs quantiques au milieu de la période centrale.Cela aura un impact sur toute la carte de l’itinéraire Ethereum: cela signifie que chaque protocole Ethereum qui reposait sur la courbe elliptique nécessite du hachage ou d’autres alternatives anti-quanantim.Cela signifie en particulier que nous ne pouvons pas supposer que nous serons toujours en mesure de compter sur l’excellente performance de l’agrégation BLS pour gérer les signatures de l’ensemble d’authentification à grande échelle.Cela prouve que la conservation de l’hypothèse de la performance de conception des capitaux propres est raisonnable, et c’est aussi la raison pour laquelle le schéma alternatif anti-quantum se développe plus activement.

Merci pour les commentaires et l’examen de Justin Drake, Hsiao-Wei Wang, @ Antonttc et Francesco.