Am 15. September 2022 schloss die Ethereum-Blockchain ihre wichtigste Fusion seit sieben Jahren ab und wechselte vom PoW- zum PoS-Konsensmechanismus. Neben der Reduzierung des Energieverbrauchs und dem Abbau von Eintrittsbarrieren befürchten die Menschen auch, dass der Konsensmechanismus von PoS eine stärkere zentralisierte Kontrolle des Netzwerks mit sich bringen wird, da PoS Personen mit einer großen Anzahl von Anteilen mehr Stimmrechte einräumt. Daher müssen sich Entwickler nach Abschluss des Upgrades an der Entwicklung und am Test beteiligen, um potenzielle Netzwerkausfälle zu minimieren, die Dezentralisierung zu verbessern und das Netzwerk so weit wie möglich zu skalieren.

Die Ethereum-Roadmap zeigt, dass die verteilte Verifizierungstechnologie nach der Fusion die nächste wichtige Entwicklung sein wird. Laut Messaris jüngstem Bericht kann DVT die Sicherheit von Validatoren verbessern und könnte zu einem der Fortschritte im Ethereum-Netzwerk werden.

Was ist TVT?

Die Distributed Validator Technology (DVT) ähnelt der Konsensabstimmung mit mehreren Signaturen. Es ermöglicht den PoS-Validatoren von Ethereum, auf mehreren Knoten oder Maschinen zu arbeiten, sodass Validatoren auf mehreren Knoten für die Unterstützung von Ethereum abstimmen können. Der Hauptzweck dieser Technologie besteht darin, ihre verteilten Vorgänge zu überprüfen. Ursprünglich wurde es in einem Forschungspapier von Mitgliedern der Ethereum Foundation vorgestellt und ursprünglich als SSV bezeichnet. Mit einem 3-von-4-Setup (konzeptionell erläutert unten) ermöglicht DVT Einzelpersonen, Gruppen oder Gemeinschaften von Knoten, zusammenzuarbeiten und einen einzigen Validator zu bilden. DVT verbessert die Fehlertoleranz durch die Einführung einer fehlertoleranten Schicht für den Verifizierer. Wenn während des Verifizierungsprozesses ein bestimmter Knoten ausfällt, kann der Verifizierer weiterhin ausgeführt werden, wodurch das Risiko eines Einzelpunktausfalls, einer Strafe für doppelte Signaturen und einer Verzweigungsstrafe eliminiert wird.

Verwandte konzepte

Konsens: Die Verantwortlichkeiten eines einzelnen Validators werden mehreren Co-Validatoren zugewiesen, und das Unterzeichnen einer Nachricht erfordert, dass die Co-Validatoren durch Abstimmung einen Konsens erzielen.

M-von-N-Schwellenwertsignatur: Der private Schlüssel des Verifizierers wird in N Anteile aufgeteilt, und jeder Verifizierer hält 1/N. Sobald M-Validatoren einen Konsens erzielen und unterzeichnen, ist der Unterzeichnungsprozess abgeschlossen.

Arbeitsprinzip

DVT besteht aus vier Schlüsselteilen: verteilter Schlüsselgenerierung, Shamir-Schlüsselfreigabe für BLS-Signaturen, gesicherter Mehrparteienberechnung und der DVT-BFT-Konsensschicht.

Verteilte Schlüsselgenerierung (DKG): Verschlüsselte private Schlüssel werden unter allen Teilnehmern verteilt, wodurch verhindert wird, dass eine Partei den gesamten privaten Schlüssel direkt kontrolliert.

Shamirs private Schlüsselfreigabe: Private Schlüsselfreigabe bedeutet, dass der private Schlüssel aufgeteilt und an verschiedene Teilnehmer verteilt wird. Wenn der private Schlüssel zurückgesetzt werden muss, muss ein vordefinierter Anteilsschwellenwert kombiniert werden (z. B. 3 von 4 Anteilen).

Mehrparteienberechnung (MPC): Die Mehrparteienberechnung ist die kritischste in der verteilten Validatortechnologie. Mit Scaled Computing können Betreiber ihre private Schlüsselfreigabe verwenden, um Nachrichten zu signieren und Berechnungen durchzuführen, ohne sie auf einem einzelnen Gerät neu erstellen zu müssen. Multi-Party-Computing ermöglicht es Betreibern, Schlüssel sicher und verteilt auf verschiedene Maschinen zu koordinieren und so Schlüsselgenerierung und -rekonstruktion zu ermöglichen

Konsens erreicht: Fehlertoleranz wird durch den Konsensalgorithmus zwischen Beacon-Knoten des Schwellenwertsignaturschemas erreicht. Nachdem der ETH-Validator mit dem Beacon-Knoten verbunden ist, kann ein Konsens erzielt werden.

Wie in der Abbildung oben dargestellt, berechnet der DVT-Betreiber zunächst den Prozess der Generierung eines gemeinsamen öffentlichen Schlüssels und einer privaten Schlüsselverschlüsselung. Anschließend wird der private Schlüssel aufgeteilt und mit verschiedenen Teilnehmern geteilt, während gleichzeitig der Anteil des privaten Schlüssels an den Betreiber verteilt wird. Als nächstes führt der Betreiber Mehrparteienberechnungen durch, um zufällig einen Verifizierungsknoten auszuwählen (der Informationen mit anderen Knoten teilt). Sobald die teilnehmenden Prüfer die vordefinierte Schwellenwertzertifizierung erfolgreich bestehen, kann ein Konsens erzielt werden.

Warum wird eine TVT benötigt?

DVT soll viele Probleme lösen, die nach der Fusion auftreten, wobei die Zentralisierung die Hauptbedrohung darstellt, mit der es umzugehen gilt. Darüber hinaus sind unter dem Einfluss der Protokollregeln auch die Beschädigung des Validatorvermögens und der Rückgang der ökologischen Stabilität von Ethereum Probleme, die dringend gelöst werden müssen.

Gefahr der Zentralisierung

Gemäß den Ethereum-Regeln dürfen Benutzer, die weniger als 32 ETH besitzen, keine Validatoren unterhalten. Für diese Benutzer sind Absteckdienste die einzige Lösung, was darüber hinaus dazu führt, dass eine große Anzahl von Krypto-Assets an zentralen Börsen gespeichert wird. Lido Finance, der größte Absteckdienst von Ethereum, hat mehr als 4 Millionen ETH eingezahlt, was 32 % des Gesamtbetrags der abgesteckten Krypto-Assets ausmacht. Wenn große Mengen an Krypto-Assets an Börsen hinterlegt werden, birgt dies Risiken für das Ethereum-Ökosystem wie Hackerangriffe, unangemessene Zensursysteme und technische Fehler, was zu Zentralisierungsrisiken führt.

Der Punkt des Versagens

Private Schlüssel sind für unabhängige Validatoren von entscheidender Bedeutung. Wenn ein privater Schlüssel verloren geht oder vergessen wird, werden die Vermögenswerte unzugänglich. Nach der Zusammenführung verbieten die PoS-Protokollregeln Redundanz, sodass jeder Validator nur einen Validator signieren kann. Das bedeutet, dass bei Problemen wie Knotenausfallzeiten oder Hackerangriffen ein Einzelknoten-Validator ohne Fehlerschutz zum Ausfall des Validators führen kann. Dadurch sind die Vermögenswerte direkt betroffen und die Gesamtstabilität von Ethereum wird zusätzlich beeinträchtigt.

Doppelte Unterschriftsstrafe

Wenn ein Validator denselben Schlüssel mehrmals zum Signieren verwendet und aufgrund von Problemen wie Netzwerk- oder Cloud-Ausfällen offline ist, verliert der Benutzer einen Teil des eingesetzten Betrags.

Forking-Strafe

Im PoS-System wird nach dem Ausfall des mit dem Validator verbundenen Beacon-Knotens ein Fork eingerichtet. Wenn in diesem Fall jedoch der Prüfer betroffen ist und als offline gilt, wird er dennoch bestraft.

Die Folgen der Zentralisierung und Zentralisierung stehen im Widerspruch zum Zweck der Blockchain und Sicherheitsbedrohungen und Vermögensstrafen können negative Auswirkungen haben. Um das oben genannte Dilemma zu lösen, wurde die Technologie der verteilten Validierung entwickelt.

Welches Entwicklungspotenzial hat die TVT?

Um die Dezentralisierung, Sicherheit und Betriebseffizienz von Ethereum zu verbessern, hat DVT bei Branchenexperten hohe Erwartungen geweckt.

Vorteil

DVT bietet als Validator, der als Knotencluster ausgeführt wird, eine höhere Flexibilität und geringere Risiken, was die Stabilität des Einsatzes verbessern kann.

Bei großen Validatoren gewährleistet DVT eine hohe Verfügbarkeit und senkt die Infrastrukturkosten. Durch die verbesserte Redundanz und das geringere Einschränkungsrisiko können weniger Validatoren mehr Knoten betreiben, was zu geringeren Hardwarekosten führt. Darüber hinaus ermöglicht DVT Clients, Adressen auf mehreren Knoten zu konfigurieren und auszuführen, wodurch das Risiko eines Ausfalls einer einzelnen Adresse oder eines Clients verringert wird.

Für kleine Validatoren kann DVT ein Schutzniveau bieten, das mit größeren Validatoren vergleichbar ist. Durch den Einsatz von DVT können kleine Validatoren eine ähnliche Effizienz wie große Validatoren erreichen. Darüber hinaus reduziert DVT die ETH-Anforderungen für den Betrieb von Knoten, sodass Benutzer am Community Staking teilnehmen oder einen Pool- oder Familienvalidator zur Validierung nutzen können.

Bei Liquiditätsabsteckprotokollen kann DVT die Effizienz steigern, das Risiko verringern und den Betreibern die Teilnahme ermöglichen. Durch die Bereitstellung von Redundanz im Netzwerk ist DVT nicht mehr von einem einzelnen Betreiber abhängig, der Offline-Ausfälle verursachen könnte. Darüber hinaus können sich Betreiber in verschiedenen Clustern organisieren und so die Leistung des Absteckprotokolls verbessern.

Anwendungsfälle

Anwendung in dezentralen Absteckpools: Mithilfe von DVT können Absteckpools auf ein dezentrales Modell umsteigen, wodurch Strafen und Kürzungen durch die Reduzierung von Ausfallzeiten reduziert werden.

Abstecken von Infrastrukturanbietern: Durch DVT können Infrastrukturanbieter Aktiv-Aktiv-Cluster-Redundanz ermöglichen und so Flexibilität bei der Bereitstellung und Konfiguration erreichen. Um individuelle oder institutionelle Einsätze zu ermöglichen, mussten Infrastrukturanbieter bisher redundante Lösungen für Institutionen in einer Aktiv-Passiv-Konfiguration bereitstellen. Aktiv-Aktiv-Redundanz kann jetzt Fehlertoleranz schaffen, indem Validatoren auf mehrere Maschinen verteilt werden, um sicherzustellen, dass redundante Systeme immer funktionieren können.

Richten Sie unabhängige Validatoren ein: Mit DVT können Validatoren die Signaturberechtigung auf mehrere Knoten in Aktiv-Aktiv-Cluster-Redundanz verteilen und so das Risiko von Signaturfehlern und Strafen aufgrund von Ausfallzeiten, Doppelsignaturen usw. minimieren.

Ähnliche Projekte

Seit dem Vorschlag von DVT haben sowohl Obol Network als auch SSV Network Projekte entwickelt, die auf DVT basieren.

1. Obol-Netzwerk

Obol Network hat den Plug-in-Client Charon auf den Markt gebracht, um DVT zu ermöglichen, der fehlertolerant verteilt ausgeführt werden kann. Durch die Anpassung der DVT-Technologie führt Obol die Aktiv-Aktiv-Redundanz ein, um die Mängel beim Betrieb eines Aktiv-Passiv-Systems zu beheben. Anstatt auf einer Maschine zu laufen, läuft der Validator auf mehreren Maschinen, um Fehlertoleranz zu schaffen und Teilknotenausfälle zu tolerieren. Durch Kommunikation und Konsensbildung agieren mehrere Charon-Clients zusammen, um einen einheitlichen Validator zu simulieren. Auf diese Weise ermöglicht Charon die Verwendung von Validatoren durch jeden Client, der die HTTP-API des Beacon Chain-Standards unterstützt und die vorhandene Remote-Signatur-Infrastruktur unterhält. Für Validatoren bietet Charon also einen einfacheren Weg zur Einführung.

In der zukünftigen Entwicklungsrichtung wird sich Obol Labs weiterhin auf DVT konzentrieren und seine Anwendung in der angewandten Kryptographie und Kryptoökonomie fördern.

2. SSV-Netzwerk

SSV Network hat eine Netzwerkinfrastrukturschicht für dezentrales Abstecken eingeführt. Im SSV-Modell muss jeder Validator 4 Knoten aus dem Betreibernetzwerk für die Abstimmung mit mehreren Signaturen auswählen. Das Netzwerk besteht aus zwei Schichten: der SSV-Peer-to-Peer-Netzwerkschicht (P2P) und der Ethereum-Vertragsschicht für die Netzwerkverwaltung. Die P2P-Schicht liest in erster Linie die Betreiberliste und die Validator-Eigenkapitalzuteilung aus dem Smart Contract, um den Validator zu betreiben. Die Vertragsschicht ist dafür verantwortlich, Betreiber hinzuzufügen, zu erstellen und Vermögenswerte basierend auf der Einstufung und Bewertung der DVT-Betreiber zuzuweisen.

Derzeit hat das SSV-Netzwerk mehrere Projekte finanziert, die DVT nutzen. Auch in Zukunft wird sich das Netzwerk weiterhin auf die Entwicklung von Anwendungen unter Verwendung der dezentralen Ethereum-Absteckinfrastruktur konzentrieren.

Abschluss

Für Benutzer löst DVT viele Herausforderungen beim Abstecken und senkt die Eintrittsbarriere für normale Menschen. Auch für Entwickler bietet DVT erhebliche Vorteile. Mit DVT können Institutionen oder unabhängige Prüfer die Sicherheit und Flexibilität des Protokolls genießen, aktiv-aktiv-redundante Konfigurationen nutzen und den Betrieb auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren diversifizieren. Wir können davon ausgehen, dass DVT in naher Zukunft das Abstecken ermöglichen und ergänzende Validierungsknotenkonfigurationen und kollaborative Arbeit ermöglichen wird, um ein wirklich dezentralisiertes Ethereum zu erreichen.

Haftungsausschluss:

1. Dieser Artikel wurde von [techflowpost] nachgedruckt. Alle Urheberrechte liegen beim ursprünglichen Autor [TinTinLand]. Wenn Sie Einwände gegen diesen Nachdruck haben, wenden Sie sich bitte an das Gate Learn- Team, das sich umgehend darum kümmern wird.
2. Haftungsausschluss: Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten und Meinungen sind ausschließlich die des Autors und stellen keine Anlageberatung dar.
3. Übersetzungen des Artikels in andere Sprachen werden vom Gate Learn-Team durchgeführt. Sofern nicht anders angegeben, ist das Kopieren, Verbreiten oder Plagiieren der übersetzten Artikel verboten.