Penjelasan Mendetail tentang Bukti Validator: Teka-teki Keamanan Utama dalam Perjalanan Menuju Ekspansi Ethereum

Penulis asli: Shenchao TechFlow

Hari ini, sebuah konsep baru diam-diam lahir di forum penelitian Ethereum: Proof of Validator.

Mekanisme protokol ini memungkinkan node jaringan untuk membuktikan bahwa mereka adalah validator Ethereum tanpa mengungkapkan identitas spesifik mereka.

Apa hubungannya ini dengan kita?

Dalam keadaan normal, pasar lebih cenderung memperhatikan narasi dangkal yang ditimbulkan oleh inovasi teknologi tertentu di Ethereum, dan jarang meneliti teknologi itu sendiri secara mendalam terlebih dahulu. Misalnya saja upgrade Shanghai, merger, transfer dari PoW ke PoS dan perluasan Ethereum, pasar hanya mengingat narasi LSD, LSDFi dan re-pledging.

Namun jangan lupa bahwa kinerja dan keamanan adalah prioritas utama Ethereum. Yang pertama menentukan batas atas, sedangkan yang kedua menentukan batas bawah.

Terlihat jelas bahwa di satu sisi, Ethereum telah secara aktif mempromosikan berbagai solusi ekspansi untuk meningkatkan kinerja; namun di sisi lain, dalam perjalanan menuju ekspansi, selain melatih keterampilan internal, juga perlu menjaga terhadap eksternal. serangan.

Misalnya, jika node verifikasi diserang dan data tidak tersedia, maka semua narasi dan rencana ekspansi berdasarkan logika janji Ethereum mungkin akan terpengaruh secara keseluruhan. Hanya saja dampak dan risikonya tersembunyi, pengguna akhir dan spekulan sulit dideteksi, bahkan terkadang tidak peduli.

Bukti Validator yang akan dibahas dalam artikel ini mungkin merupakan teka-teki keamanan utama dalam perjalanan ekspansi Ethereum.

Karena peningkatan kapasitas merupakan hal yang sangat penting, cara mengurangi risiko yang mungkin terjadi dalam proses peningkatan kapasitas merupakan masalah keamanan yang tidak dapat dihindari, dan hal ini juga berkaitan erat dengan kita semua.

Oleh karena itu, perlu diperjelas gambaran keseluruhan dari Bukti Validator yang baru diusulkan. Namun, karena teks lengkap dalam forum teknis terlalu terfragmentasi dan keras, serta melibatkan banyak skema dan konsep perluasan, Institut Penelitian Shenchao mengintegrasikan postingan asli dan memilah informasi relevan yang diperlukan, serta melakukan analisis terhadap latar belakang, kebutuhan. dan kemungkinan dampak dari Proof of Validator. Pelajari tentang membaca.

Pengambilan Sampel Ketersediaan Data: Sebuah Terobosan untuk Perluasan Kapasitas

Jangan khawatir, sebelum secara resmi memperkenalkan Proof of Validator, penting untuk memahami logika ekspansi Ethereum saat ini dan kemungkinan risiko yang ada.

Komunitas Ethereum secara aktif mempromosikan beberapa rencana ekspansi. Diantaranya, Data Availability Sampling (disingkat DAS) dianggap sebagai teknologi yang paling penting.

Prinsipnya adalah membagi data blok lengkap menjadi beberapa "sampel", dan node dalam jaringan hanya perlu mendapatkan beberapa sampel yang terkait dengan dirinya sendiri untuk memverifikasi blok lengkap.

Hal ini sangat mengurangi jumlah penyimpanan dan komputasi per node. Sebagai contoh yang mudah dipahami, hal ini mirip dengan survei sampel kami. Dengan mewawancarai orang yang berbeda, kami dapat merangkum situasi keseluruhan dari seluruh populasi.

Secara spesifik implementasi DAS digambarkan secara singkat sebagai berikut:

• Produser blok membagi data blok menjadi beberapa sampel.
• Setiap node jaringan hanya mendapat beberapa sampel perhatiannya, bukan data blok lengkap.
• Node jaringan dapat mengambil sampel secara acak dan memverifikasi apakah data blok lengkap tersedia dengan memperoleh sampel yang berbeda.

Melalui pengambilan sampel ini, meskipun setiap node hanya memproses sejumlah kecil data, secara bersama-sama mereka dapat sepenuhnya memverifikasi ketersediaan data di seluruh blockchain. Hal ini dapat meningkatkan ukuran blok secara signifikan dan mencapai ekspansi yang cepat.

Namun, skema pengambilan sampel ini mempunyai masalah utama: di mana sampel besar disimpan? Hal ini memerlukan seluruh rangkaian jaringan terdesentralisasi untuk mendukungnya.

Tabel Hash Terdistribusi: Beranda Sampel

Hal ini memberikan kesempatan kepada tabel hash terdistribusi (DHT) untuk menunjukkan bakatnya.

DHT dapat dianggap sebagai database terdistribusi besar, yang menggunakan fungsi hash untuk memetakan data ke dalam ruang alamat, dan node yang berbeda bertanggung jawab untuk mengakses data di segmen alamat yang berbeda. Ini dapat digunakan untuk menemukan dan menyimpan sampel dengan cepat dalam node besar.

Secara khusus, setelah DAS membagi data blok menjadi beberapa sampel, sampel ini perlu didistribusikan ke node berbeda di jaringan untuk disimpan. DHT dapat menyediakan metode terdesentralisasi untuk menyimpan dan mengambil sampel ini, ide dasarnya adalah:

• Menggunakan fungsi hash yang konsisten, sampel dipetakan ke dalam ruang alamat yang sangat besar.
• Setiap node dalam jaringan bertanggung jawab untuk menyimpan dan menyediakan sampel data dalam rentang alamat.
• Ketika sampel tertentu diperlukan, alamat yang sesuai dapat ditemukan melalui hash, dan node yang bertanggung jawab atas rentang alamat dapat ditemukan di jaringan untuk mendapatkan sampel.

Misalnya, menurut aturan tertentu, setiap sampel dapat di-hash ke dalam sebuah alamat, node A bertanggung jawab atas alamat 0-1000, dan node B bertanggung jawab atas alamat 1001-2000.

Kemudian sampel dengan alamat 599 akan disimpan di node A. Ketika sampel ini diperlukan, cari alamat 599 melalui hash yang sama, lalu cari node A yang bertanggung jawab atas alamat tersebut di jaringan, dan dapatkan sampel darinya.

Metode ini mendobrak keterbatasan penyimpanan terpusat dan sangat meningkatkan toleransi kesalahan dan skalabilitas. Ini adalah infrastruktur jaringan yang diperlukan untuk penyimpanan sampel DAS.

Dibandingkan dengan penyimpanan dan pengambilan terpusat, DHT dapat meningkatkan toleransi kesalahan, menghindari satu titik kegagalan, dan meningkatkan skalabilitas jaringan. Selain itu, DHT juga dapat membantu mempertahankan diri dari serangan seperti "sampel persembunyian" yang disebutkan di DAS.

Poin Sakit DHT: Serangan Sybil

Namun, DHT juga memiliki kelemahan, yaitu ancaman serangan Sybil. Penyerang dapat membuat sejumlah besar node palsu di jaringan, dan node nyata di sekitarnya akan "kewalahan" oleh node palsu tersebut.

Analoginya, pedagang asongan yang jujur dikelilingi oleh deretan produk palsu, dan sulit bagi pengguna untuk menemukan produk asli. Dengan cara ini, penyerang dapat mengontrol jaringan DHT dan menyebabkan sampel tidak tersedia.

Misalnya, untuk mendapatkan sampel di alamat 1000, perlu dicari node yang bertanggung jawab atas alamat tersebut. Namun, setelah dikelilingi oleh puluhan ribu node palsu yang dibuat oleh penyerang, permintaan akan terus diarahkan ke node palsu tersebut, dan tidak dapat mencapai node yang sebenarnya bertanggung jawab atas alamat tersebut. Akibatnya sampel tidak dapat diperoleh, penyimpanan dan verifikasi gagal.

Untuk mengatasi masalah ini, perlu dibuat lapisan jaringan dengan kepercayaan tinggi pada DHT, yang hanya diikuti oleh node verifikasi. Namun jaringan DHT sendiri tidak dapat mengidentifikasi apakah suatu node merupakan validator.

Hal ini sangat menghambat perluasan DAS dan Ethereum. Apakah ada cara untuk melawan ancaman ini dan memastikan jaringan dapat dipercaya?

Bukti Validator: Skema ZK untuk menjaga keamanan ekspansi

Sekarang, mari kembali ke poin utama artikel ini: Bukti Validator.

Dalam Forum Teknologi Ethereum, George Kadianakis, Mary Maller, Andrija Novakovic, dan Suphanat Chunhapanya bersama-sama mengusulkan proposal ini hari ini.

Ide umumnya adalah jika kita dapat menemukan cara untuk mengizinkan hanya pemverifikasi yang jujur untuk bergabung dengan DHT dalam rencana perluasan DHT di bagian sebelumnya, maka orang jahat yang ingin meluncurkan serangan Sybil juga harus menjanjikan sejumlah besar ETH. .Meningkatkan secara signifikan biaya melakukan kejahatan secara ekonomi.

Dengan kata lain, gagasan ini lebih familiar bagi kita: Saya ingin tahu bahwa Anda adalah orang baik dan dapat mengidentifikasi orang jahat tanpa mengetahui identitas Anda.

Dalam skenario pembuktian dengan informasi terbatas seperti ini, bukti tanpa pengetahuan jelas bisa berguna.

Oleh karena itu, Proof of Validator (selanjutnya disebut PoV) dapat digunakan untuk membangun jaringan DHT yang sangat kredibel yang hanya terdiri dari node verifikasi yang jujur, yang secara efektif menahan serangan Sybil.

Ide dasarnya adalah membiarkan setiap node verifikasi mendaftarkan kunci publik di blockchain, dan kemudian menggunakan teknologi zero-knowledge proof untuk membuktikan bahwa ia mengetahui kunci privat yang terkait dengan kunci publik tersebut. Ini sama dengan mengeluarkan sertifikat identitas Anda sendiri untuk membuktikan bahwa Anda adalah simpul verifikasi.

Selain itu, PoV juga dirancang untuk menyembunyikan identitas validator pada lapisan jaringan terhadap serangan DoS (Denial of Service) pada node yang memvalidasi. Artinya, protokol tidak mengharapkan penyerang untuk dapat menentukan node DHT mana yang sesuai dengan validator mana.

Jadi bagaimana cara melakukannya? Postingan aslinya banyak menggunakan rumus dan turunan matematika, jadi saya tidak akan membahas detailnya di sini.Kami memberikan versi yang disederhanakan:

Dalam hal implementasi spesifik, pohon Merkle atau tabel Pencarian digunakan. Misalnya, gunakan pohon Merkle untuk membuktikan bahwa kunci publik registrasi ada di pohon Merkle dari daftar kunci publik, dan kemudian buktikan bahwa kunci publik komunikasi jaringan yang berasal dari kunci publik ini cocok. Seluruh proses diwujudkan dengan bukti tanpa pengetahuan, dan identitas sebenarnya tidak akan terungkap.

Melewatkan rincian teknis ini, efek akhir dari PoV adalah:

Hanya node yang telah lulus verifikasi identitas yang dapat bergabung dengan jaringan DHT, dan keamanannya meningkat pesat, yang secara efektif dapat menahan serangan Sybil dan mencegah sampel disembunyikan atau dimodifikasi dengan sengaja. PoV menyediakan jaringan dasar yang andal untuk DAS, yang secara tidak langsung membantu Ethereum mencapai ekspansi yang cepat.

Namun PoV saat ini masih dalam tahap penelitian teoritis dan masih terdapat ketidakpastian apakah dapat diimplementasikan.

Namun beberapa peneliti pada postingan kali ini telah melakukan eksperimen dalam skala kecil, dan hasilnya menunjukkan bahwa efisiensi PoV dalam mengajukan pembuktian ZK dan efisiensi verifikator dalam menerima pembuktian tidaklah buruk. Perlu disebutkan bahwa perlengkapan eksperimental mereka hanyalah sebuah notebook yang hanya dibekali prosesor Intel i 7 5 tahun lalu.

Terakhir, PoV saat ini masih dalam tahap penelitian teoritis, dan masih terdapat ketidakpastian apakah dapat diimplementasikan. Terlepas dari itu, ini merupakan langkah penting menuju skalabilitas yang lebih besar untuk blockchain. Sebagai komponen kunci dalam peta jalan ekspansi Ethereum, hal ini patut mendapat perhatian berkelanjutan dari seluruh industri.

Alamat pos asli PoV: tautan