イーサリアム2.0の秘密分散検証ノード技術の実装を理解するための1記事

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Ethereum 2.0向けサードパーティプレッジサービス

Source: Ethos, 2018

現時点では、イーサリアム 2.0 (以下「ETH2」と呼びます) パブリック チェーン検証ノードになるための最低要件である 32 ETH を保持するイーサリアム アドレスがすでに 120,000.00 個あります。もちろん、現在および将来のすべての ETH 保有者が、独自の検証クライアント ノードを操作してイーサリアム ネットワークを支援および保護する技術的能力や願望を持っているわけではありません。

幸いなことに、潜在的なステーカーは、ステーキング サービス プロバイダーを通じて自分に代わってバリデーターを実行するかどうかを決定する権利を持っています。私たちの大規模な調査によると、ステーカーの 3 分の 1 以上がサードパーティのサービスを通じて ETH2 にステーキングすることに興味があると回答しました。そう言う意味なら、以下をお読みください。

画像の説明

ETH2 のコンセンサス検出に参加し、対応する報酬を獲得するには、検証ノードは秘密キーを使用して証明書に署名し、ブロックを生成する必要があります。参加者が個人バリデーターノードを実行する予定がなく、ETH2 へのステーキングを希望する場合、これらの操作はサードパーティのステーキングサービスプロバイダーによって実行されます。

検証ノードの秘密鍵を供給者に委託すると、検証ノードの効率的な一方的な動作制御が可能になりますが、単一点障害のリスクに直面する可能性があることに注意してください。企業がダウンタイムに遭遇したり、意図的または非意図的にペナルティを発動したり、破産清算によりシステムサービスを早期に終了したりした場合、担保された資本は大きなリスクにさらされることになります。

現在、Binance や Coinbase などのユーザー トラフィックの多い取引所は非常に有利な立場にあり、既存の顧客規模と評判を利用して既存のビジネス ラインを拡大し、ユーザーに ETH2 ステーキング サービスを提供できます。大企業は、小規模プロバイダーと比較してより大きな市場シェアをさらに獲得するために、市場平均を下回るステーキング サービスに補助金を提供する十分な規模の経済と代替収入源も持っている可能性があります。

特定の企業がネットワーク全体のかなりの部分で「委任された誓約」を集中管理すると、ネットワーク全体の規模が拡大するリスクが増大する可能性があります。インフラストラクチャプロバイダーが複数の顧客に対して同じインフラストラクチャを運用していることが多いことを考慮すると、同時ダウンタイムや組織的な攻撃などのセキュリティ上の問題が発生する可能性があります。また、ETH2 にはプロトコルに「相関ペナルティメカニズム」が組み込まれているため、既存のバリデーターすべてがほぼ同時にペナルティを受けた場合と比較して、簡単に 3 倍のペナルティを受ける可能性があります。ステーキングプロバイダー、顧客、またはクラウドプロバイダー (Amazon など) が誤ってオフラインになったり、多額のステークのために大きな間違いを犯した場合、巨額の罰金が科せられる結果は想像を絶します。

秘密分散と安全なマルチパーティ計算

イーサリアム 2.0 の秘密共有バリデーターの利点を掘り下げる前に、まずその基本的な仕組みを理解する必要があります。秘密の計算は、暗号化における 2 つの基本的なプリミティブに依存します。

最初の基本的なプリミティブは秘密共有です。秘密共有メカニズムを通じて、秘密 (または秘密鍵) は、「各参加者が秘密の一部 (つまり、秘密の断片) のみを保持する」方法で、異なる参加者間で分割および配布されます。フラグメントを使用して復元することはできません。秘密。シークレットを回復するには、事前定義された数 (またはしきい値) のシャードを組み立てる必要があります。

2 番目の基本的なプリミティブは、安全なマルチパーティ計算 (MPC) です。 MPC を使用すると、複数の参加者がプライバシーを保護しながら入力を非表示にして関数を共同計算できます。 MPC を秘密共有に適用すると、秘密を回復して計算を実行する単一のデバイスを必要とせずに、参加者間で秘密のフラグメントを配布し、分散コンピューティングを通じて共有コンピューティング出力を生成できます。

イーサリアム 2.0 秘密共有検証ノード

楕円曲線で定義された署名スキームである BLS 署名を使用します (ETH2 の場合は BLS12-381)。 BLS 署名には「累積的」構造特性があります。これは、BLS 署名が集約操作に適しており、複数の署名を 1 つの署名にマージすることをサポートしていることを意味します。

この追加のプロパティのおかげで、秘密キーを共有する (たとえば、Shamir の秘密共有メカニズムを使用する) と、秘密や完全な MPC を再構築することなくメッセージに署名することができます。しきい値署名スキームを使用すると、検証ノードの秘密鍵を任意の数の秘密鍵フラグメントに分割し、完全な BLS 署名を計算するために必要な署名フラグメントの数を増やすことができます。

たとえば、ユーザーのアリスは自分の資産のリスクを軽減したいと考えており、偶然にも ETH2 ネットワークのセキュリティと回復力に貢献できるため、プライベート バリデーターの秘密キーを 3 つの共有に分割し、各共有を次のユーザーに配布することを決定できます。彼女が選択したプロバイダーであり、完全な署名を再構築するには署名フラグメントの 3 分の 2 が必要であると想定されます。単一のサードパーティプロバイダーがバリデーターを一方的に制御することはなく、単一障害点のリスクはなくなりました。

全員が秘密共有バリデータースキームの勝者となります。

イーサリアム 2.0 の秘密共有バリデータが価値を追加

誓約者向け

リスクの多様化 - バリデーターの一方的な制御と運用上の単一障害点を排除することで達成されます。さらに、このスキームを活用して、依存関係によるペナルティを軽減する戦略を実装することもできます。たとえば、同じ種類の障害のリスクが低い小規模なサービス プロバイダーからノードを選択するなどです。

ステーキングサービスプロバイダー向け

責任の軽減 - ETH2 プロトコルは、バリデーター (特に大規模なバリデーター) が、自身の検証サービスが他の検証サービスと同時に失敗する可能性を減らすことを奨励します。オペレータが認証サービスを複数のマシンまたはデータセンターに分散できるようにすると、この障害のリスクとそれに伴う責任が軽減されます。

平等な競争条件 – シンプルな署名ポリシーを持つ小規模なバリデーターは、大規模なサービスプロバイダーとは大きく異なる動作をします – 秘密の共有バリデーターサービスの方法を提供することで、異なる規模と比率のプロバイダー間の相互に有益なコラボレーションを可能にします。

ネットワーク用

• セキュリティ対策の強化 – 集中化により、ネットワークとその参加者に潜在的なリスクと攻撃ベクトルが生じます。セキュリティは、新しいグローバル決済層としてのイーサリアムの価値に直接影響します。秘密共有バリデーターの開発に焦点を当てることで、ネットワーク内のすべての利害関係者の利益となる、ETH2 プロトコルの分散化と反相関の目標の一部を現実的に達成するための道が提供されます。

• 秘密共有バリデータ実装の基礎となる基盤

• Joseph Chow の誇大宣伝に戻りますが、ETH2 に秘密共有バリデータを実際に実装するには、次のものが必要です。

• 秘密共有バリデータのクライアント仕様

秘密共有バリデータクライアントの実装

異なるプロバイダ間で秘密共有バリデータを運用するための標準異なるプロバイダー間で秘密鍵を分割するためのエンドユーザーフレンドリーな UX/UI公式の ETH2 テストネットが間もなく開始されるため、大規模なネットワークの開始に先立って、コミュニティが共同行動を推進して秘密共有バリデーターを指定、実装、適切にテストする時期が来ています。

Ethereum Foundation の支援を受けて、PlatON チームは安全なマルチパーティ コンピューティング アルゴリズムを設計するエンジニアリングの提供を完了しました。このアルゴリズムは、最適化された SCALE-MAMBA フレームワークを使用して実装され、理想的な実現可能性とパフォーマンスの目標を示しています。このプロジェクトは、ETH2 における保管証明スキームの MPC 実装に焦点を当てています。お願いしますdankrad@ethereum.org。

Githubを参照してください