Após a fusão da Ethereum, a tecnologia de verificação distribuída DVT é crucial

Em 15 de setembro de 2022, a blockchain Ethereum completou a sua fusão mais importante em 7 anos, fazendo a transição do mecanismo de consenso PoW para PoS. Além de reduzir o consumo de energia e baixar as barreiras à entrada, as pessoas também estão preocupadas que o mecanismo de consenso do PoS traga um maior controlo centralizado da rede, porque os PoS darão mais direitos de voto às pessoas que detêm um grande número de participações. Portanto, após a conclusão da actualização, os programadores terão de participar no desenvolvimento e testes para minimizar potenciais falhas de rede, melhorar a descentralização e dimensionar a rede o máximo possível.

O roteiro da Ethereum mostra que a tecnologia de verificação distribuída será o próximo desenvolvimento chave após a fusão. De acordo com o último relatório do Messari, a TVP pode melhorar a segurança dos validadores e pode tornar-se um dos avanços na rede Ethereum.

O que é a TVP?

A Tecnologia de Validador Distribuído (DVT) é semelhante à votação por consenso de várias assinaturas. Permite que os validadores de PoS da Ethereum operem em vários nós ou máquinas, permitindo que os validadores votem em vários nós em suporte ao Ethereum. O principal objetivo desta tecnologia é verificar as suas operações distribuídas. Inicialmente introduzido num trabalho de investigação por membros da Fundação Ethereum, foi originalmente referido como SSV. Com uma configuração 3 de 4 (explicada conceptualmente abaixo), a TVP permite que indivíduos, grupos ou comunidades de nós colaborem e formem um único validador. A TVP aumenta a tolerância a falhas introduzindo uma camada tolerante a falhas para o verificador. Durante o processo de verificação, se um determinado nó falhar, o verificador ainda pode continuar a funcionar, eliminando o risco de falha de ponto único, penalidade de assinatura dupla e penalidade de bifurcação.

Conceitos relacionados

Consenso: As responsabilidades de um único validador são atribuídas a vários co-validadores, e assinar uma mensagem requer que os co-validadores cheguem a um consenso através da votação,

Assinatura de limite M de N: A chave privada do verificador será dividida em N ações, e cada verificador detém 1/N. Assim que os validadores M chegarem a um consenso e assinarem, o processo de assinatura estará concluído.

Princípio de funcionamento

O DVT consiste em 4 partes principais: geração de chaves distribuídas, partilha de chaves Shamir para assinaturas BLS, computação multipartidária segura e a camada de consenso DVT BFT.

Geração de Chaves Distribuídas (DKG): As chaves privadas encriptadas são distribuídas entre todos os participantes, impedindo assim que uma parte controle diretamente toda a chave privada.

Partilha de chave privada de Shamir: Partilha de chave privada significa que a chave privada é dividida e distribuída a diferentes participantes. Se a chave privada precisar de ser redefinida, é necessário combinar um limite de partilha predefinido (por exemplo, 3 de 4 partilhas).

Computação multipartidária (MPC): A computação multipartidária é a mais crítica na tecnologia de validador distribuído. Com a computação em escala, os operadores podem usar a sua partilha de chave privada para assinar mensagens e realizar cálculos sem ter de as recriar em qualquer dispositivo. A computação multipartidária permite que os operadores coordenem chaves com segurança de forma distribuída entre diferentes máquinas, permitindo a geração e reconstrução de chaves

Consenso alcançado: A tolerância a falhas é alcançada através do algoritmo de consenso entre os nós Beacon do esquema de assinatura de limite. Depois que o validador ETH estiver ligado ao nó Beacon, é possível chegar a um consenso.

Como mostrado na figura acima, o operador DVT calcula inicialmente o processo de geração de uma chave pública partilhada e encriptação de chave privada. Posteriormente, a chave privada é dividida e partilhada com diferentes participantes, ao mesmo tempo que distribui a partilha da chave privada ao operador. Em seguida, o operador realiza cálculos multipartidários para selecionar aleatoriamente um nó de verificação (que irá partilhar informações com outros nós). Assim que os verificadores participantes passarem com êxito a certificação de limiar predefinida, pode ser alcançado um consenso.

Por que é necessária a TVP?

A TVP foi concebida para resolver muitos problemas que surgem após a fusão, entre os quais a centralização é a principal ameaça que tem de ser tratada. Além disso, sob a influência das regras do protocolo, os danos aos ativos validadores e o declínio da estabilidade ecológica do Ethereum também são problemas que precisam ser resolvidos com urgência.

Risco de Centralização

De acordo com as regras da Ethereum, os utilizadores com menos de 32 ETH estão impossibilitos de manter validadores. Para estes utilizadores, os serviços de staking são a única solução, o que leva ainda a que um grande número de criptoativos sejam armazenados em bolsas centralizadas. A Lido Finance, o maior serviço de staking da Ethereum, depositou mais de 4 milhões de ETH, representando 32% do montante total de ativos cripto apostados. Quando grandes quantidades de criptoativos são depositados em bolsas, isso representa riscos para o ecossistema Ethereum, tais como ataques de hackers, sistemas de censura irracionais e erros técnicos, resultando em riscos de centralização.

Ponto único de falha

As chaves privadas são cruciais para validadores independentes. Se uma chave privada for perdida ou esquecida, os ativos tornam-se inacessíveis. Após a fusão, as regras do protocolo PoS proíbem a redundância, permitindo que cada validador assine apenas um validador. Isso significa que se ocorrerem problemas como tempo de inatividade do nó ou ataques de hackers, um validador de nó único sem proteção contra falhas pode fazer com que o validador falhe. Como resultado, os ativos são diretamente afetados e impacta ainda mais a estabilidade geral do Ethereum.

Penalidade de dupla assinatura

Se um validador usar a mesma chave para assinar várias vezes e estiver offline devido a problemas como falha de rede ou falha na nuvem, o utilizador perderá parte do valor apostado.

Penalidade de bifurcação

No sistema PoS, depois de o nó Beacon ligado ao validador falhar, será estabelecida uma bifurcação. Mas neste caso, se o verificador for afetado e for considerado offline, o verificador ainda será punido.

As consequências da centralização e centralização são contrárias ao propósito da blockchain, e as ameaças de segurança e as penalidades de ativos podem ter um impacto negativo. A fim de resolver o dilema acima, surgiu a tecnologia de validador distribuído.

Qual é o potencial de desenvolvimento da TVP?

Para aumentar a descentralização, a segurança e a eficiência operacional do Ethereum, a DVT tem gerado grandes expectativas dos profissionais da indústria.

Vantagem

O DVT, como validador a funcionar como um cluster de nós, tem maior flexibilidade e menores riscos, o que pode melhorar a estabilidade do staking.

Para validadores grandes, o DVT garante alta disponibilidade e reduz os custos de infraestrutura. A redundância melhorada e o risco de redução reduzido permitem que menos validadores executem mais nós, resultando em custos de hardware mais baixos. Além disso, o DVT permite que os clientes configurem e executem endereços em vários nós, reduzindo o risco de um único endereço ou falha do cliente.

Para pequenos validadores, a TVP pode fornecer um nível de proteção comparável aos validadores maiores. Ao usar DVT, pequenos validadores podem atingir uma eficiência semelhante à dos grandes validadores. Além disso, o DVT reduz os requisitos ETH para a execução de nós, permitindo que os utilizadores participem no staking da comunidade ou utilizem um pool ou validador familiar para validação.

Para protocolos de staking de liquidez, a TVP pode aumentar a eficiência, reduzir o risco e permitir que os operadores participem. Ao fornecer redundância na rede, a DVT deixa de depender de nenhum operador que possa causar tempo de inatividade offline. Além disso, os operadores podem organizar-se em diferentes clusters, melhorando o desempenho do protocolo de staking.

Casos de uso

Aplicação em grupos de staking descentralizados: Usando DVT, os pools de staking podem mudar para um modelo descentralizado, reduzindo penalidades e cortes reduzindo o tempo de inatividade.

Provedores de infraestruturas de staking: Através da DVT, os fornecedores de infra-estruturas podem permitir redundância de cluster activa-activa, obtendo flexibilidade na implementação e configuração. Anteriormente, para acomodar o staking individual ou institucional, os fornecedores de infraestruturas eram obrigados a fornecer soluções redundantes para instituições numa configuração ativo-passiva. A redundância ativa-ativa pode agora criar tolerância a falhas espalhando validadores por várias máquinas com o objetivo de garantir que os sistemas redundantes possam sempre operar.

Configurar validadores independentes: Com o DVT, os validadores podem distribuir a autoridade de assinatura entre vários nós em redundância de cluster ativo-ativo, minimizando assim o risco de falhas de assinatura e penalidades devido a tempo de inatividade, assinatura dupla, etc.

Projetos relacionados

Desde a proposta da DVT, tanto a Obol Network como a SSV Network desenvolveram projetos baseados na DVT.

1. Rede Obol

A Obol Network lançou o cliente plug-in Charon para activar a DVT, que pode funcionar de forma distribuída tolerante a falhas. Ao adaptar a tecnologia DVT, o Obol introduz redundância activa-activa para resolver as deficiências do funcionamento de um sistema activo-passivo. Em vez de rodar numa máquina, o validador é executado em várias máquinas para criar tolerância a falhas, tolerando falhas parciais dos nós. Ao comunicar e chegar a um consenso, vários clientes Charon agem em conjunto para simular um validador unificado. Ao fazê-lo, o Charon permite que os validadores sejam usados por qualquer cliente que suporte a API HTTP do padrão Beacon Chain e mantenha a infraestrutura de assinatura remota existente. Portanto, para validadores, o Charon fornece um caminho mais fácil para a adoção.

Na futura direção de desenvolvimento, a Obol Labs continuará a focar-se na TVP e a promover a sua aplicação em criptografia aplicada e criptoeconomia.

2. Rede SSV

A Rede SSV introduziu uma camada de infra-estrutura de rede para o staking descentralizado. No modelo do SSV, cada validador precisa selecionar 4 nós da rede do operador para votação multi-assinatura. A rede consiste em duas camadas: a camada de rede SSV peer-to-peer (P2P) e a camada de contrato Ethereum para a governança da rede. A camada P2P lê principalmente a lista de operadores e a alocação de capital do validador do contrato inteligente para operar o validador. A camada contratual é responsável por adicionar operadores, criá-los e alocar ativos com base na classificação e avaliação do operador DVT.

Atualmente, a SSV Network forneceu financiamento para vários projetos que utilizam TVP. Seguindo em frente, a rede continuará a concentrar-se no desenvolvimento de aplicações utilizando a infraestrutura de staking Ethereum descentralizada.

Conclusão

Para os utilizadores, a TVP resolve muitos desafios de estacas e reduz a barreira de entrada para pessoas comuns. Para os programadores, a DVT também tem benefícios significativos. Com a TVP, as instituições ou validadores independentes podem usufruir da segurança e flexibilidade do protocolo, desfrutar de configurações redundantes activa-activas e diversificar as operações com base numa variedade de fatores. Num futuro próximo, podemos esperar que o DVT capacite o staking, permitindo configurações de nós de validação complementares e trabalho colaborativo para alcançar um Ethereum verdadeiramente descentralizado.

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