Ý kiến: ETH 2.0 là một dạng Rollup

Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từNhững người đam mê Ethereum (ID: ethfans)Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từ

Những người đam mê Ethereum (ID: ethfans)

, tác giả: lightclient, dịch & hiệu đính: Min Min & A Jian, được Odaily sao chép với sự cho phép.

Khi chúng ta chuyển đổi sang một mô hình mở rộng quy mô mới, nên nhìn lại những mô hình cũ đã bị bỏ rơi.

Bài đăng này nhằm mục đích trấn an người đọc rằng phương pháp tiếp cận "tập trung vào cuộn lên" không rời khỏi phân đoạn và hy vọng xây dựng sự hiểu biết trực quan hơn về toàn bộ hệ thống (giả thuyết).

tiêu đề cấp đầu tiên

• Định nghĩa của Rollup lạc quan

• Với mục đích của bài viết này, trước tiên chúng tôi trình bày chi tiết cách triển khai Tổng hợp Lạc quan (ORU) đơn giản nhất.

• ORU cần phải có các đặc điểm sau:

• Gửi tất cả dữ liệu giao dịch đến chuỗi

• Giả sử gốc trạng thái là đúng

Một số nút chịu trách nhiệm xác minh quá trình chuyển đổi trạng thái của ORU

Tại sao sharding không khả thi

tiêu đề phụ

Giả sử có 16384 trình xác nhận trên một chuỗi khối và 64 chuỗi phân đoạn, mỗi chuỗi phân đoạn được xác minh bởi một ủy ban gồm 128 trình xác nhận. Việc bầu chọn các thành viên ủy ban là không thể đoán trước: sau mỗi vị trí, tất cả các ủy ban sẽ bị giải tán và 64 ủy ban được bầu lại ngẫu nhiên từ tất cả những người xác thực, vì vậy mỗi người xác nhận không biết những người xác thực khác thuộc ủy ban nào. Giả sử rằng một khối cần được 2/3 thành viên của ủy ban chấp thuận (nghĩa là không ít hơn 86 thành viên) trước khi khối đó có thể được thêm vào chuỗi phân đoạn, điều này có nghĩa là 1/3 số trình xác nhận độc hại được bao gồm trong tất cả trình xác nhận. Trong trường hợp , xác suất chọn một ủy ban độc hại bằng các phương tiện ngẫu nhiên là:

Lưu ý rằng chúng tôi có thể tăng hoặc giảm tỷ lệ tham số này bằng cách điều chỉnh quy mô của ủy ban để đạt được mức độ bảo mật mong muốn.

chữ

Do xác suất bầu chọn một ủy ban độc hại là rất thấp và động cơ tiêu cực cho việc không đóng vai trò là người xác thực, hệ thống phân đoạn nên thừa hưởng các đảm bảo về tính bảo mật và tính sống động của điều phối viên không phân đoạn của nó. Tuy nhiên, giống như hầu hết các hệ thống trong thế giới thực, đạt được điều này không hề nhỏ. Vì các thành viên của ủy ban được lựa chọn trước nên những kẻ ác ý có cơ hội mua chuộc những kẻ có lý trí. Sẽ có nhiều hối lộ hơn nếu việc tạo ánh xạ từ khóa công khai của trình xác thực sang địa chỉ IP là chuyện nhỏ. Hơn nữa, trong một hệ thống không được phép, bỏ phiếu có thể kiểm chứng vốn không thể ngăn chặn hối lộ. Tóm lại, tính bảo mật thực tế của sharding ít nhất là thấp hơn một bậc so với lý thuyết.

tiêu đề phụ

Giống như Plasma, sharding cũng có vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu

Mặc dù sharding kém an toàn hơn so với giao thức nguyên khối, chúng tôi vẫn có thể đảm bảo tính bảo mật của nó, tức là sử dụng bằng chứng gian lận để hoàn tác các chuyển đổi trạng thái không hợp lệ. Tuy nhiên, nếu chúng tôi không giới thiệu thiết kế bổ sung cho chuỗi sharding đơn giản mà chúng tôi tưởng tượng, thì những người xác minh độc hại có thể giữ lại hoàn toàn dữ liệu và không tiết lộ dữ liệu đó, do đó những người khác không có đủ dữ liệu để tạo bằng chứng gian lận. Tiếp theo, chúng tôi sẽ giải thích cách thực hiện cuộc tấn công này.

1. Giả sử có một chuỗi khối B được phân mảnh đơn giản với hai chuỗi phân đoạn X và Y. Blockchain B chạy thuật toán đồng thuận Byzantine Fault Tolerant truyền thống trong hai ủy ban để giúp chạy các phân đoạn X và Y, Cx và Cy tương ứng. Mỗi khối trên B chứa hai chữ ký ngưỡng, tức là sự chứng kiến ​​của 2/3 thành viên của hai ủy ban Cx và Cy đối với trạng thái gốc của khối hiện tại của chuỗi phân đoạn tương ứng.

2. Giả sử rằng mỗi chuỗi phân đoạn xử lý cùng một lượng dữ liệu và giao dịch mỗi giây như một hệ thống không phân đoạn, thì việc giới thiệu chuỗi phân đoạn sẽ cung cấp thông lượng gấp đôi. Trong trường hợp lạc quan, nó làm.

3. Bây giờ, hãy khởi động một cuộc tấn công do không có sẵn dữ liệu trên B. Giả sử một thực thể độc hại có thể buộc 2/3 + 1 thành viên trong Cx ký vào các gốc trạng thái không hợp lệ và không tiết lộ dữ liệu đầu vào của khối tương ứng. Gốc trạng thái không hợp lệ này sau đó sẽ được đưa vào khối tiếp theo sẽ được thêm vào B. Tại thời điểm này, không có cơ chế hợp lý nào để trả lại trạng thái hợp lệ cho B. Chúng tôi có thể đưa ra một số ví dụ về cơ chế:

4. 1/3 - 1 thành viên còn lại trong Cx có thể đưa ra cảnh báo không có dữ liệu trên B. Thật không may, đây không phải là lỗi do lỗi (Ghi chú của người dịch: Không thể xác định liệu kẻ tấn công đã giữ lại khối hay một số người không nhận được khối do mạng kém hoặc thậm chí cắn người khác khi họ nhận được khối), Do đó B không thể xác định được đảng nào đang làm điều ác. (Nếu một số thành viên bị trừng phạt một cách thiếu thận trọng) Một thiểu số độc hại có thể sử dụng điều này để khởi động một cuộc tấn công DDOS không tốn kém.

Việc phát hiện lỗi và chủ động can thiệp để đưa B trở lại trạng thái hợp lệ mới nhất là tùy thuộc vào toàn bộ cộng đồng. Chế độ xử lý này rõ ràng là xấu.

Thực hiện cơ chế thoát mass tương tự như Plasma, mass thoát ra từ X đến B sẽ có những tác động tiêu cực đi kèm.

Như với Plasma, vấn đề thực sự ở đây là tính sẵn có của dữ liệu.

tiêu đề cấp đầu tiên

Tăng tính khả dụng của dữ liệu một cách an toàn

Tôi hy vọng những phân tích trên có thể khiến bạn hiểu một sự thật: trước tiên chúng ta nên tập trung vào việc mở rộng khả năng cung cấp dữ liệu của lớp cơ sở. Nếu không, hệ thống vẫn sẽ bị tấn công do không có sẵn dữ liệu.

Cơ chế trên chủ yếu nới lỏng yêu cầu người tham gia mạng phải tải xuống tất cả dữ liệu. Đề xuất của Vitalik là cho phép những người tham gia mạng chọn ngẫu nhiên một phần nhỏ dữ liệu trong khối để xác minh nhằm đảm bảo rằng người đề xuất khối đã tiết lộ dữ liệu. Rủi ro là người đề xuất khối chỉ cần che giấu một lượng nhỏ dữ liệu để thực hiện một cuộc tấn công do không có sẵn dữ liệu. Do đó, những người tham gia phải lấy mẫu các khối nhiều lần để xây dựng đủ độ tin cậy về tính khả dụng của các khối. Để giảm thời gian lấy mẫu, Vitalik đã đề xuất sử dụng mã hóa Reed-Solomon hai chiều để mã hóa dữ liệu khối.

Trong cấu trúc này, khối được chia thành N phần chia sẻ, sau đó được mã hóa để tạo ra M phần chia sẻ, miễn là bạn có bất kỳ N phần chia sẻ nào trong M, bạn có thể xây dựng lại khối. Giả sử 2N=M, người đề xuất khối cần tác động đến 1/2 dữ liệu khối để khởi chạy thành công cuộc tấn công không có dữ liệu. Cây Merkle được mã hóa sử dụng cấu trúc tương tự, nhưng sử dụng chi phí giải mã O(b) và cam kết băm O(1) thay vì chi phí giải mã O(b1.5) và Cam kết băm O() (trong đó b đề cập đến kích thước byte của khối ).

tiêu đề cấp đầu tiên

Thiết kế phân đoạn của ETH 2.0 che khuất sự thật rằng chúng là ORU của chuỗi đèn hiệu. Nó trở nên rõ ràng khi trọng tâm chuyển từ xử lý phân tán sang lớp sẵn có của dữ liệu được sắp xếp.

1. Như thể hiện trong hình trên, bộ trình xác thực đóng bốn vai trò sau:

2. Xác minh và thực hiện beacon chain

3. Lấy mẫu xác minh dữ liệu được cung cấp bởi các phân đoạn

4. Thành lập một ủy ban shard

Gửi bằng chứng gian lận về chuyển đổi trạng thái không hợp lệ

chữ

Chúng tôi đã đưa ra hai giả định: i) tính sẵn có của dữ liệu và ii) chuỗi khối sẽ rẽ nhánh từ khối gần đây nhất có sẵn dữ liệu. Sau đó, mọi người có thể xây dựng bằng chứng gian lận hoặc hệ thống đổ lỗi cho việc thiếu dữ liệu sẵn có cho ủy ban phân đoạn đã ký khối và khôi phục quá trình chuyển đổi trạng thái.

tiêu đề phụ

Theo định nghĩa, ETH 2.0 là một ORU

Tại thời điểm này, xem xét định nghĩa trước đây của chúng tôi về ORU, chúng tôi sẽ có thể chứng minh rằng một phân đoạn thực sự là một tổng số:

1. Tất cả dữ liệu giao dịch được gửi đến chuỗi

Dữ liệu khối phân mảnh được tập trung vào lớp dữ liệu sẵn có, lớp này sẽ được xác minh bởi toàn bộ mạng với một xác suất nhất định.

2. Trạng thái gốc được cam kết với chuỗi

Ủy ban phân đoạn cung cấp chứng thực cho gốc trạng thái phân đoạn được bao gồm trong các khối chuỗi đèn hiệu.

3. Gốc trạng thái được coi là hợp lệ

Beacon chain giả định bằng chứng của ủy ban phân mảnh là hợp lệ mà không cần xác minh bổ sung

4. Một số nút chịu trách nhiệm xác minh quá trình chuyển đổi trạng thái của ORU

Ủy ban phân đoạn xác nhận sự chuyển đổi trạng thái của các phân đoạn.

Chuỗi đèn hiệu hỗ trợ bằng chứng gian lận chuyển đổi trạng thái phân đoạn.

Giải cấu trúc ETH 2.0

Bây giờ chúng tôi đã giải thích những điểm tương đồng kỳ lạ giữa hệ thống ETH 2.0 và ORU, làm thế nào chúng tôi có thể sử dụng thông tin này để hiểu rõ hơn về thiết kế của hệ thống tổng thể? Hãy khám phá một số quyết định thiết kế của ETH 2.0 thông qua lăng kính của hệ thống ORU:

tiêu đề phụ

thông lượng dữ liệu

Một cách tiếp cận có thể được thực hiện ở đây là coi việc kiểm tra tính khả dụng của dữ liệu là công dân hạng nhất trong giao thức. Điều này cho phép tối ưu hóa độc lập lớp dữ liệu và kiểm soát chi tiết hơn các yêu cầu phần cứng (tham gia vào giao thức) ở lớp thực thi.

Ví dụ: ETH 2.0 có thể cung cấp 64 trung tâm dữ liệu và hợp đồng ORU trên chuỗi đèn hiệu thay vì chuỗi phân đoạn. Hợp đồng ORU cho phép các tổng số quyết định về cơ chế bầu chọn người lãnh đạo, số lượng trung tâm dữ liệu họ muốn gửi dữ liệu đến và liệu họ có muốn được liên kết với các tổng số khác hay không (ví dụ: nếu một tổng số quay trở lại, thì tổng số đó cũng bị ràng buộc rollback sẽ xảy ra). Càng sử dụng nhiều trung tâm dữ liệu, yêu cầu phần cứng cần thiết để xác thực các bản tổng hợp càng cao.

Nói một cách chính xác, hệ thống trên là một siêu tập hợp của thiết kế sharding hiện tại. Ngoài 64 phân đoạn được xác định bởi giao thức, sẽ có các bản tổng hợp khác có các đặc điểm riêng được xây dựng trên lớp dữ liệu an toàn và độc lập với các phân đoạn giao thức.

tiêu đề phụ

Trong một ORU đơn giản, người lãnh đạo được bầu có quyền thực hiện các chuyển đổi trạng thái không hợp lệ. Mặc dù điều này không ảnh hưởng đến tính bảo mật của hệ thống, vì các chuyển đổi trạng thái không hợp lệ có thể đảo ngược được thông qua bằng chứng gian lận, nên nó sẽ phá vỡ quy trình tổng số. Thực hiện một mình, loại thiệt hại này thường không hiệu quả về chi phí đối với thủ phạm. Tuy nhiên, trong ETH 2.0, giao tiếp giữa các phân đoạn khiến vấn đề này trở nên đặc biệt phức tạp. Phân đoạn trong khe N hy vọng chính nó sẽ có được trạng thái của các phân đoạn khác trong khe N-1. Giả sử rằng phân đoạn Si thực hiện chuyển đổi trạng thái không hợp lệ, không có cách hợp lý nào để hoàn tác tác động tiêu cực của trạng thái đối với phân đoạn Sj (0≤j≤64; i≠j) ngoài việc đơn phương bắt đầu khôi phục.

Để tránh các sự kiện thảm khốc, các cơ chế phải được áp dụng để ngăn chặn những trở ngại như vậy. Hai trong số các cơ chế rõ ràng nhất là ủy ban phân đoạn và kiểm tra bit lưu ký. Như đã đề cập trong phần "Chứng minh về mặt toán học tính bảo mật của sharding", ngay cả khi xem xét các vectơ tấn công khác nhau, xác suất hối lộ hơn 2/3 số thành viên của ủy ban sharding là rất thấp. Các bit giám sát đảm bảo rằng các trình xác thực trung thực không thể bị lừa khi ký các chuyển đổi trạng thái không hợp lệ do lười biếng.

Nếu chúng tôi cho rằng mục đích của các cơ chế này là để ngăn chặn các chuyển đổi trạng thái không hợp lệ, thay vì duy trì bảo mật hệ thống, thì chúng tôi có thể chọn các tham số vừa thực tế vừa đạt được hiệu quả tương tự. Ví dụ: giảm quy mô của ủy ban phân đoạn xuống còn 64 người, xác suất thành lập ngẫu nhiên một ủy ban độc hại vẫn ở mức thấp là 3,1×10-8. Nhưng từ quan điểm tổng hợp mạng và chữ ký, điều này có thể làm giảm đáng kể gánh nặng.

tiêu đề cấp đầu tiên

Lộ trình Ethereum tập trung vào Rollup

Bài viết này ban đầu được viết trong Hội nghị chuỗi khối Stanford 2020 (SBC20). Đó là khi tôi bắt đầu đánh giá đầy đủ những điểm tương đồng giữa ETH 2.0 và ORU. Sau khi đọc bài viết của Vitalik, tôi quyết định xuất bản bài viết này để bày tỏ sự ủng hộ của tôi đối với việc áp dụng giải pháp mở rộng tập trung vào tổng số trong tương lai của Ethereum. Tuy nhiên, như được mô tả trong bài viết này, lược đồ chia tỷ lệ "tập trung vào tổng số" không đưa chúng ta đi chệch hướng, mà là một siêu tập hợp. Các vấn đề chúng tôi gặp phải trong thiết kế phân mảnh là tương đồng với các vấn đề chúng tôi gặp phải khi tích hợp giao tiếp cuộn lên chéo. Điều này có nghĩa là phần lớn công việc đang được tiến hành có thể tiếp tục mà không bị gián đoạn.