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A pedra angular da segurança na era pós-POS? Uma rápida olhada na nova teoria Prova de Validador proposta pela comunidade Ethereum
Hoje, um novo conceito nasceu silenciosamente no fórum de pesquisa Ethereum: Proof of Validator.
Este mecanismo de protocolo permite que os nós da rede provem que são validadores Ethereum sem revelar suas identidades específicas.
O que isso tem a ver conosco?
Em circunstâncias normais, é mais provável que o mercado preste atenção às narrativas superficiais provocadas por certas inovações tecnológicas no Ethereum e raramente pesquise a tecnologia em si com antecedência. Por exemplo, a atualização, fusão, transferência de PoW para PoS e expansão de Ethereum em Xangai, o mercado só se lembra da narrativa de LSD, LSDFi e re-promessa.
Mas não se esqueça que o desempenho e a segurança são as principais prioridades do Ethereum. **O primeiro determina o limite superior, enquanto o último determina o resultado final. **
Pode-se perceber claramente que, por um lado, a Ethereum tem promovido ativamente diversas soluções de expansão para melhorar o desempenho, mas por outro lado, no caminho da expansão, além de praticar habilidades internas, também é necessário se proteger contra ataques.
Por exemplo, se o nó de verificação for atacado e os dados não estiverem disponíveis, então todas as narrativas e planos de expansão baseados na lógica de promessa Ethereum podem ser afetados por todo o corpo. Acontece que o impacto e os riscos estão ocultos e os utilizadores finais e especuladores são difíceis de detectar e, por vezes, nem se importam.
A Prova de Validador a ser discutida neste artigo pode ser o principal quebra-cabeça de segurança no caminho da expansão do Ethereum.
Dado que a expansão da capacidade é imperativa, como reduzir os possíveis riscos envolvidos no processo de expansão da capacidade é uma questão de segurança inevitável e também está intimamente relacionada com cada um de nós no círculo.
Portanto, é necessário esclarecer todo o panorama da nova Prova de Validador proposta. No entanto, como o texto completo no fórum técnico é muito fragmentado e rígido e envolve muitos planos e conceitos de expansão, o Instituto de Pesquisa Shenchao integra as postagens originais e classifica as informações relevantes necessárias e realiza uma pesquisa sobre os antecedentes, a necessidade e possível impacto da Prova de Validador. Aprenda sobre leitura.
Amostragem de disponibilidade de dados: um avanço para a expansão da capacidade
Não se preocupe, antes de apresentar oficialmente o Proof of Validator, é necessário entender a lógica da atual expansão do Ethereum e os possíveis riscos envolvidos.
A comunidade Ethereum está promovendo ativamente vários planos de expansão. Entre elas, a Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS, abreviadamente) é considerada a tecnologia mais crítica.
O princípio é dividir os dados completos do bloco em várias "amostras", e os nós da rede só precisam obter algumas amostras relacionadas a si mesmos para verificar o bloco completo.
Isso reduz bastante a quantidade de armazenamento e computação por nó. Para um exemplo fácil de entender, isto é semelhante ao nosso inquérito por amostragem. Ao entrevistar pessoas diferentes, podemos resumir a situação geral de toda a população.
Especificamente, a implementação do DAS é brevemente descrita a seguir:
Através desta amostragem, Mesmo que cada nó processe apenas uma pequena quantidade de dados, juntos eles podem verificar totalmente a disponibilidade de dados de todo o blockchain. Isso pode aumentar muito o tamanho do bloco e alcançar uma expansão rápida.
No entanto, este esquema de amostragem tem um problema fundamental: onde são armazenadas as amostras massivas? Isto requer todo um conjunto de redes descentralizadas para suporte.
Tabela Hashed Distribuída: Início das Amostras
Isso dá à tabela hash distribuída (DHT) a oportunidade de mostrar seus talentos.
O DHT pode ser considerado um enorme banco de dados distribuído, que usa uma função hash para mapear dados em um espaço de endereço, e diferentes nós são responsáveis por acessar dados em diferentes segmentos de endereço. **Ele pode ser usado para localizar e armazenar amostras rapidamente em nós enormes. **
Especificamente, depois que o DAS divide os dados do bloco em múltiplas amostras, essas amostras precisam ser distribuídas para diferentes nós da rede para armazenamento. DHT pode fornecer um método descentralizado para armazenar e recuperar essas amostras, a ideia básica é:
Por exemplo, de acordo com certas regras, cada amostra pode ser hash em um endereço, o nó A é responsável pelo endereço de 0 a 1000 e o nó B é responsável pelo endereço de 1001 a 2000.
Então a amostra com endereço 599 será armazenada no nó A. Quando esta amostra for necessária, procure o endereço 599 através do mesmo hash, e a seguir procure o nó A responsável pelo endereço na rede, e obtenha a amostra dele.
Este método quebra as limitações do armazenamento centralizado e melhora muito a tolerância a falhas e a escalabilidade. Esta é exatamente a infraestrutura de rede necessária para o armazenamento de amostras DAS.
Comparado ao armazenamento e recuperação centralizados, o DHT pode melhorar a tolerância a falhas, evitar pontos únicos de falha e aumentar a escalabilidade da rede. Além disso, o DHT também pode ajudar na defesa contra ataques como o "ocultamento de amostras" mencionado no DAS.
Pontos problemáticos do DHT: Ataque Sybil
No entanto, o DHT também tem um calcanhar de Aquiles, que é a ameaça dos ataques de Sybil. Os invasores podem criar um grande número de nós falsos na rede, e os nós reais circundantes serão "sobrecarregados" por esses nós falsos.
Por analogia, um vendedor ambulante honesto está cercado por fileiras e mais fileiras de produtos falsificados e é difícil para os usuários encontrar produtos genuínos. Desta forma, o invasor pode controlar a rede DHT e indisponibilizar as amostras.
Por exemplo, para obter uma amostra no endereço 1000, é necessário encontrar o nó responsável por esse endereço. Porém, após ser cercada por dezenas de milhares de nós falsos criados pelo invasor, a solicitação será continuamente direcionada aos nós falsos e não poderá alcançar o nó que é realmente responsável pelo endereço. O resultado é que a amostra não pode ser obtida e tanto o armazenamento quanto a verificação falham.
Para resolver este problema, é necessário estabelecer uma camada de rede de alta confiança em DHT, da qual participam apenas nós validadores. Mas a própria rede DHT não consegue identificar se um nó é um validador.
Isto dificulta seriamente a expansão do DAS e do Ethereum. Existe alguma forma de resistir a esta ameaça e garantir a confiabilidade da rede?
Prova de Validador: solução ZK para proteger a segurança da expansão
Agora, voltemos ao ponto principal deste artigo: Prova de Validador.
No Fórum de Tecnologia Ethereum, George Kadianakis, Mary Maller, Andrija Novakovic e Suphanat Chunhapanya propuseram hoje esta proposta em conjunto.
A ideia geral é que, se conseguirmos encontrar uma maneira de permitir que apenas verificadores honestos se juntem ao DHT no plano de expansão do DHT na seção anterior, então a pessoa mal-intencionada que deseja lançar um ataque Sybil também deve prometer uma grande quantidade de A ETH aumenta significativamente o custo de fazer o mal economicamente. **
Ou seja, esta ideia nos é mais familiar: quero saber se você é uma pessoa boa e consegue identificar pessoas más sem saber sua identidade.
Neste tipo de cenário de prova com informações limitadas, a prova de conhecimento zero pode obviamente ser útil.
Portanto, o Proof of Validator (doravante denominado PoV) pode ser usado para estabelecer uma rede DHT altamente confiável composta apenas por nós de verificação honestos, resistindo efetivamente aos ataques Sybil.
A idéia básica é permitir que cada nó de verificação registre uma chave pública no blockchain e, em seguida, use a tecnologia de prova de conhecimento zero para provar que conhece a chave privada correspondente à chave pública. **Isso equivale a retirar seu próprio certificado de identidade para provar que você é um nó de verificação.
Além disso, o PoV também visa ocultar a identidade do verificador na camada de rede para o ataque anti-DoS (negação de serviço) do nó de verificação. Ou seja, o protocolo não espera que um invasor seja capaz de dizer qual nó DHT corresponde a qual validador.
Então, como fazê-lo? O post original usava muitas fórmulas matemáticas e derivações, então não vou entrar em detalhes aqui, damos uma versão simplificada:
Em termos de implementação específica, é usada a árvore Merkle ou tabela de pesquisa. Por exemplo, use a árvore Merkle para provar que a chave pública de registro existe na árvore Merkle da lista de chaves públicas e, em seguida, prove que a chave pública de comunicação de rede derivada dessa chave pública corresponde. Todo o processo é realizado por prova de conhecimento zero, e a identidade real não será revelada.
Ignorando esses detalhes técnicos, o efeito final do PoV é:
** Somente nós autenticados podem ingressar na rede DHT, o que aumenta muito sua segurança e pode resistir efetivamente aos ataques Sybil e evitar que as amostras sejam deliberadamente ocultadas ou modificadas. O PoV fornece uma rede básica confiável para DAS, o que indiretamente ajuda o Ethereum a alcançar uma rápida expansão. **
No entanto, o atual PoV ainda está em fase de investigação teórica e ainda há incerteza sobre se pode ser implementado.
Porém, vários pesquisadores deste post realizaram experimentos em pequena escala, e os resultados mostram que a eficiência do PoV em propor provas ZK e a eficiência dos verificadores em receber provas não são ruins. Vale ressaltar que seu equipamento experimental é apenas um notebook, que só vem equipado com processador Intel i7 há 5 anos.
Finalmente, o atual PoV ainda está em fase de pesquisa teórica e ainda há incerteza sobre se pode ser implementado. Independentemente disso, representa um passo importante em direção a uma maior escalabilidade para blockchains. Como componente-chave no roteiro de expansão do Ethereum, merece a atenção contínua de toda a indústria.
Endereço da postagem original do PoV: link