teleportdao dan eigen labs baru-baru ini menerbitkan makalah yang berfokus pada tantangan keamanan dan efisiensi yang dihadapi oleh light node di blockchain proof of stake (pos) ketika mengakses dan memverifikasi data on-chain. makalah tersebut mengusulkan solusi baru untuk memastikan keamanan dan efisiensi light node di blockchain pos melalui insentif ekonomi, mekanisme pre-security yang diasuransikan, "keamanan dapat diprogram," dan efektivitas biaya. pendekatan inovatif ini layak untuk penelitian lebih lanjut. catatan: eigen labs, pengembang di balik protokol restaking eigenlayer dan eigenda, telah mengumpulkan lebih dari $150 juta dari perusahaan modal ventura ternama seperti a16z, polychain, dan blockchain capital. teleportdao, yang berbasis di Vancouver, Kanada, berfokus pada infrastruktur komunikasi lintas rantai antara bitcoin dan evm public chains. protokol ini berhasil mengumpulkan $9 juta melalui penjualan publik di coinlist, dengan investor termasuk appworks, oig capital, definancex, oak grove ventures, candaq ventures, ton, across, dan bitsmiley.
Saat ini, dalam blockchain pos (proof of stake), validator memastikan keamanan jaringan dengan mengunci sejumlah stake tertentu (seperti 32 eth di ethereum) untuk berpartisipasi dalam jaringan konsensus. Ini berarti bahwa keamanan blockchain pos dijaga secara ekonomi: semakin besar total stake, semakin tinggi biaya atau potensi kerugian bagi siapa pun yang mencoba menyerang jaringan. Mekanisme pengorbanan ini bergantung pada fitur yang dikenal sebagai “keamanan pertanggungjawaban,” yang memungkinkan pengorbanan stake validator jika mereka menandatangani keadaan yang saling bertentangan. Node penuh sangat penting dalam menjaga integritas blockchain pos. Mereka menyimpan semua data transaksi, memverifikasi tanda tangan konsensus, menjaga riwayat transaksi lengkap, dan menjalankan pembaruan keadaan. Tugas-tugas ini membutuhkan sumber daya komputasi yang signifikan dan perangkat keras canggih; misalnya, menjalankan node ethereum penuh membutuhkan setidaknya 2 tb penyimpanan ssd. Di sisi lain, node ringan mengurangi tuntutan sumber daya komputasi dengan hanya menyimpan header blok, sehingga cocok untuk memverifikasi transaksi/keadaan tertentu dalam aplikasi seperti dompet seluler dan jembatan lintas rantai. Namun, node ringan bergantung pada node penuh untuk informasi blok selama verifikasi transaksi. Saat ini, pangsa pasar penyedia layanan node cukup terpusat, yang mengompromikan keamanan, kemandirian, dan kecepatan. Artikel ini menjelajahi solusi untuk menyeimbangkan biaya perolehan data dan latenitas untuk mencapai keamanan optimal bagi node ringan.
bitcoin memperkenalkan verifikasi pembayaran sederhana (spv) sebagai protokol untuk light node. spv memungkinkan light node untuk memverifikasi apakah sebuah transaksi termasuk dalam blok tertentu menggunakan merkle proof dan header blok. ini berarti light node hanya perlu mengunduh header blok untuk memverifikasi finalitas transaksi dengan memeriksa kedalaman blok. akibatnya, biaya komputasi untuk verifikasi konsensus light node di bitcoin relatif rendah. namun, dalam blockchain pos seperti ethereum, pemeriksaan konsensus secara inheren lebih kompleks. mereka melibatkan pemeliharaan seluruh set validator, melacak perubahan stak mereka, dan melakukan banyak pemeriksaan tanda tangan untuk jaringan konsensus. selain itu, keamanan light node pow bergantung pada asumsi bahwa sebagian besar full node jujur. untuk mengatasi keterbatasan spv, flyclient dan bukti kerja non-interaktif (nipopow) menawarkan bukti biaya sublinear kepada klien. namun, metode ini kurang efektif untuk model konsensus pos.
dalam blockchain pos, keamanan dicapai melalui mekanisme pengorbanan. sistem ini mengasumsikan bahwa peserta konsensus adalah rasional, artinya mereka tidak akan menyerang jaringan jika biayanya melebihi potensi keuntungan apa pun. untuk menurunkan biaya verifikasi, protokol node ringan ethereum saat ini menggunakan komite sinkronisasi dari 512 validator yang dipilih secara acak, masing-masing melakukan staking 32 eth, tetapi proses penandatanganan tidak tunduk pada pengorbanan. desain non-pengorbanan ini memiliki kelemahan keamanan utama; tanda tangan tidak jujur dalam komite sinkronisasi dapat menyesatkan node ringan untuk menerima data yang tidak valid tanpa hukuman apa pun. bahkan dengan mekanisme pengorbanan, total staking komite sinkronisasi kecil dibandingkan dengan kolam besar validator ethereum (lebih dari 1 juta pada Maret 2024). oleh karena itu, metode ini tidak memberikan node ringan keamanan yang setara dengan kumpulan validator ethereum. model ini adalah varian khusus dari komputasi multi-pihak di bawah pengaturan rasional tetapi tidak memiliki jaminan ekonomi dan gagal mengatasi ancaman dari penyedia data jahat, tidak rasional.
untuk mengatasi tantangan keamanan dan efisiensi dalam proses bootstrapping pos, popos memperkenalkan game tersegmentasi untuk secara efektif menantang merkle tree jahat dari pos timing. sambil mencapai persyaratan ruang minimal dan menghindari kebutuhan bagi klien untuk selalu online dan mempertahankan kepemilikan, masalah memungkinkan klien untuk offline dan bergabung kembali ke jaringan tanpa menimbulkan biaya yang signifikan masih belum terpecahkan.
pendekatan penelitian lain menggunakan bukti pengetahuan nol untuk membuat bukti yang ringkas. misalnya, mina dan plumo memfasilitasi verifikasi konsensus ringan menggunakan kombinasi snark rekursif dan bukti transisi keadaan berbasis snark. Namun, metode ini memberikan beban komputasi yang signifikan pada produsen blok untuk menghasilkan bukti dan tidak menangani pembayaran ganti rugi untuk node ringan. dalam protokol pos lainnya (seperti protokol tendermint di cosmos), peran node ringan telah dieksplorasi dalam protokol komunikasi antar-blockchain (ibc) mereka. Namun, implementasi ini disesuaikan dengan ekosistem spesifik mereka dan tidak langsung berlaku untuk ethereum atau blockchain pos lainnya.
Secara umum, rencana baru mencakup modul keamanan ekonomi untuk mencapai “keamanan yang dapat diprogram,” memungkinkan node ringan memilih desain yang berbeda berdasarkan kebutuhan keamanan khusus mereka. Asumsi keamanan mengikuti prinsip 1/n + 1/m, yang berarti bahwa selama ada setidaknya satu node jujur dan efektif di kedua jaringan node penuh dan jaringan inspektur, jaringan dapat berfungsi dengan baik.
rencana 1 berfokus pada memastikan keandalan data melalui periode tantangan dan jaringan inspektur. dalam istilah sederhana, setelah light node menerima data yang ditandatangani oleh penyedia, ia meneruskan data ini ke jaringan inspektur untuk ditinjau. jika ada data palsu yang terdeteksi dalam periode tertentu, inspektur akan memberi tahu light node bahwa data tidak dapat dipercaya, dan modul penghukuman dari kontrak pintar akan menyita token yang dipertaruhkan dari penyedia data. sebaliknya, light node dapat mempercayai keandalan data tersebut. proses spesifik bagi light node untuk meminta data adalah sebagai berikut:
poin lainnya:
evaluasi:
rencana 2 membangun pada rencana satu dengan memperkenalkan mekanisme asuransi untuk konfirmasi data yang cepat. dengan kata sederhana, setelah node ringan menentukan asuransi berdasarkan jumlah dan durasi kebijakan, sebagian atau seluruh taruhan penyedia data dapat digunakan untuk mengganti kerugian berikutnya yang ditimbulkan oleh node ringan karena data jahat. ini memungkinkan node ringan untuk menetapkan kredibilitas awal data segera setelah menerima dan memverifikasi tanda tangan data dari penyedia. proses spesifik untuk node ringan meminta data adalah sebagai berikut:
poin lainnya:
evaluasi:
Pertama, mengenai efisiensi komputasi node ringan, kedua rencana untuk node ringan menunjukkan efisiensi verifikasi tingkat milidetik (node ringan hanya perlu memverifikasi data sekali). Kedua, mengenai laten node ringan, di bawah konfigurasi eksperimental yang berbeda (seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah), laten juga berada pada tingkat milidetik. Penting untuk dicatat bahwa laten meningkat secara linear dengan jumlah penyedia data tetapi selalu tetap berada pada tingkat milidetik. Selain itu, pada rencana pertama, karena node ringan perlu menunggu hasil periode tantangan, laten adalah 5 jam. Jika jaringan pemeriksa dapat diandalkan dan cukup efisien, keterlambatan 5 jam ini dapat dikurangi secara signifikan.
Ketiga, dalam hal biaya light node, dalam praktiknya, light node menimbulkan dua biaya utama: biaya gas dan premi asuransi, keduanya meningkat dengan jumlah kebijakan. Selain itu, bagi pemeriksa, biaya gas yang terlibat dalam mengirim data akan dikembalikan oleh jumlah yang disita untuk memastikan insentif partisipasi yang cukup.
catatan: blok yang diusulkan pada akhirnya akan difinalisasi atau menjadi blok uncle.
Skema simpul cahaya yang diusulkan dalam makalah ini menawarkan "keamanan yang dapat diprogram" untuk memenuhi kebutuhan keamanan dalam berbagai situasi. Skema satu memprioritaskan keamanan yang lebih tinggi dengan biaya peningkatan latensi, sedangkan skema dua menggunakan mekanisme asuransi untuk menawarkan layanan "konfirmasi instan" light node. Skema ini berlaku dalam skenario yang memerlukan finalitas transaksi, seperti transaksi atom dan transaksi lintas rantai.
teleportdao dan eigen labs baru-baru ini menerbitkan makalah yang berfokus pada tantangan keamanan dan efisiensi yang dihadapi oleh light node di blockchain proof of stake (pos) ketika mengakses dan memverifikasi data on-chain. makalah tersebut mengusulkan solusi baru untuk memastikan keamanan dan efisiensi light node di blockchain pos melalui insentif ekonomi, mekanisme pre-security yang diasuransikan, "keamanan dapat diprogram," dan efektivitas biaya. pendekatan inovatif ini layak untuk penelitian lebih lanjut. catatan: eigen labs, pengembang di balik protokol restaking eigenlayer dan eigenda, telah mengumpulkan lebih dari $150 juta dari perusahaan modal ventura ternama seperti a16z, polychain, dan blockchain capital. teleportdao, yang berbasis di Vancouver, Kanada, berfokus pada infrastruktur komunikasi lintas rantai antara bitcoin dan evm public chains. protokol ini berhasil mengumpulkan $9 juta melalui penjualan publik di coinlist, dengan investor termasuk appworks, oig capital, definancex, oak grove ventures, candaq ventures, ton, across, dan bitsmiley.
Saat ini, dalam blockchain pos (proof of stake), validator memastikan keamanan jaringan dengan mengunci sejumlah stake tertentu (seperti 32 eth di ethereum) untuk berpartisipasi dalam jaringan konsensus. Ini berarti bahwa keamanan blockchain pos dijaga secara ekonomi: semakin besar total stake, semakin tinggi biaya atau potensi kerugian bagi siapa pun yang mencoba menyerang jaringan. Mekanisme pengorbanan ini bergantung pada fitur yang dikenal sebagai “keamanan pertanggungjawaban,” yang memungkinkan pengorbanan stake validator jika mereka menandatangani keadaan yang saling bertentangan. Node penuh sangat penting dalam menjaga integritas blockchain pos. Mereka menyimpan semua data transaksi, memverifikasi tanda tangan konsensus, menjaga riwayat transaksi lengkap, dan menjalankan pembaruan keadaan. Tugas-tugas ini membutuhkan sumber daya komputasi yang signifikan dan perangkat keras canggih; misalnya, menjalankan node ethereum penuh membutuhkan setidaknya 2 tb penyimpanan ssd. Di sisi lain, node ringan mengurangi tuntutan sumber daya komputasi dengan hanya menyimpan header blok, sehingga cocok untuk memverifikasi transaksi/keadaan tertentu dalam aplikasi seperti dompet seluler dan jembatan lintas rantai. Namun, node ringan bergantung pada node penuh untuk informasi blok selama verifikasi transaksi. Saat ini, pangsa pasar penyedia layanan node cukup terpusat, yang mengompromikan keamanan, kemandirian, dan kecepatan. Artikel ini menjelajahi solusi untuk menyeimbangkan biaya perolehan data dan latenitas untuk mencapai keamanan optimal bagi node ringan.
bitcoin memperkenalkan verifikasi pembayaran sederhana (spv) sebagai protokol untuk light node. spv memungkinkan light node untuk memverifikasi apakah sebuah transaksi termasuk dalam blok tertentu menggunakan merkle proof dan header blok. ini berarti light node hanya perlu mengunduh header blok untuk memverifikasi finalitas transaksi dengan memeriksa kedalaman blok. akibatnya, biaya komputasi untuk verifikasi konsensus light node di bitcoin relatif rendah. namun, dalam blockchain pos seperti ethereum, pemeriksaan konsensus secara inheren lebih kompleks. mereka melibatkan pemeliharaan seluruh set validator, melacak perubahan stak mereka, dan melakukan banyak pemeriksaan tanda tangan untuk jaringan konsensus. selain itu, keamanan light node pow bergantung pada asumsi bahwa sebagian besar full node jujur. untuk mengatasi keterbatasan spv, flyclient dan bukti kerja non-interaktif (nipopow) menawarkan bukti biaya sublinear kepada klien. namun, metode ini kurang efektif untuk model konsensus pos.
dalam blockchain pos, keamanan dicapai melalui mekanisme pengorbanan. sistem ini mengasumsikan bahwa peserta konsensus adalah rasional, artinya mereka tidak akan menyerang jaringan jika biayanya melebihi potensi keuntungan apa pun. untuk menurunkan biaya verifikasi, protokol node ringan ethereum saat ini menggunakan komite sinkronisasi dari 512 validator yang dipilih secara acak, masing-masing melakukan staking 32 eth, tetapi proses penandatanganan tidak tunduk pada pengorbanan. desain non-pengorbanan ini memiliki kelemahan keamanan utama; tanda tangan tidak jujur dalam komite sinkronisasi dapat menyesatkan node ringan untuk menerima data yang tidak valid tanpa hukuman apa pun. bahkan dengan mekanisme pengorbanan, total staking komite sinkronisasi kecil dibandingkan dengan kolam besar validator ethereum (lebih dari 1 juta pada Maret 2024). oleh karena itu, metode ini tidak memberikan node ringan keamanan yang setara dengan kumpulan validator ethereum. model ini adalah varian khusus dari komputasi multi-pihak di bawah pengaturan rasional tetapi tidak memiliki jaminan ekonomi dan gagal mengatasi ancaman dari penyedia data jahat, tidak rasional.
untuk mengatasi tantangan keamanan dan efisiensi dalam proses bootstrapping pos, popos memperkenalkan game tersegmentasi untuk secara efektif menantang merkle tree jahat dari pos timing. sambil mencapai persyaratan ruang minimal dan menghindari kebutuhan bagi klien untuk selalu online dan mempertahankan kepemilikan, masalah memungkinkan klien untuk offline dan bergabung kembali ke jaringan tanpa menimbulkan biaya yang signifikan masih belum terpecahkan.
pendekatan penelitian lain menggunakan bukti pengetahuan nol untuk membuat bukti yang ringkas. misalnya, mina dan plumo memfasilitasi verifikasi konsensus ringan menggunakan kombinasi snark rekursif dan bukti transisi keadaan berbasis snark. Namun, metode ini memberikan beban komputasi yang signifikan pada produsen blok untuk menghasilkan bukti dan tidak menangani pembayaran ganti rugi untuk node ringan. dalam protokol pos lainnya (seperti protokol tendermint di cosmos), peran node ringan telah dieksplorasi dalam protokol komunikasi antar-blockchain (ibc) mereka. Namun, implementasi ini disesuaikan dengan ekosistem spesifik mereka dan tidak langsung berlaku untuk ethereum atau blockchain pos lainnya.
Secara umum, rencana baru mencakup modul keamanan ekonomi untuk mencapai “keamanan yang dapat diprogram,” memungkinkan node ringan memilih desain yang berbeda berdasarkan kebutuhan keamanan khusus mereka. Asumsi keamanan mengikuti prinsip 1/n + 1/m, yang berarti bahwa selama ada setidaknya satu node jujur dan efektif di kedua jaringan node penuh dan jaringan inspektur, jaringan dapat berfungsi dengan baik.
rencana 1 berfokus pada memastikan keandalan data melalui periode tantangan dan jaringan inspektur. dalam istilah sederhana, setelah light node menerima data yang ditandatangani oleh penyedia, ia meneruskan data ini ke jaringan inspektur untuk ditinjau. jika ada data palsu yang terdeteksi dalam periode tertentu, inspektur akan memberi tahu light node bahwa data tidak dapat dipercaya, dan modul penghukuman dari kontrak pintar akan menyita token yang dipertaruhkan dari penyedia data. sebaliknya, light node dapat mempercayai keandalan data tersebut. proses spesifik bagi light node untuk meminta data adalah sebagai berikut:
poin lainnya:
evaluasi:
rencana 2 membangun pada rencana satu dengan memperkenalkan mekanisme asuransi untuk konfirmasi data yang cepat. dengan kata sederhana, setelah node ringan menentukan asuransi berdasarkan jumlah dan durasi kebijakan, sebagian atau seluruh taruhan penyedia data dapat digunakan untuk mengganti kerugian berikutnya yang ditimbulkan oleh node ringan karena data jahat. ini memungkinkan node ringan untuk menetapkan kredibilitas awal data segera setelah menerima dan memverifikasi tanda tangan data dari penyedia. proses spesifik untuk node ringan meminta data adalah sebagai berikut:
poin lainnya:
evaluasi:
Pertama, mengenai efisiensi komputasi node ringan, kedua rencana untuk node ringan menunjukkan efisiensi verifikasi tingkat milidetik (node ringan hanya perlu memverifikasi data sekali). Kedua, mengenai laten node ringan, di bawah konfigurasi eksperimental yang berbeda (seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah), laten juga berada pada tingkat milidetik. Penting untuk dicatat bahwa laten meningkat secara linear dengan jumlah penyedia data tetapi selalu tetap berada pada tingkat milidetik. Selain itu, pada rencana pertama, karena node ringan perlu menunggu hasil periode tantangan, laten adalah 5 jam. Jika jaringan pemeriksa dapat diandalkan dan cukup efisien, keterlambatan 5 jam ini dapat dikurangi secara signifikan.
Ketiga, dalam hal biaya light node, dalam praktiknya, light node menimbulkan dua biaya utama: biaya gas dan premi asuransi, keduanya meningkat dengan jumlah kebijakan. Selain itu, bagi pemeriksa, biaya gas yang terlibat dalam mengirim data akan dikembalikan oleh jumlah yang disita untuk memastikan insentif partisipasi yang cukup.
catatan: blok yang diusulkan pada akhirnya akan difinalisasi atau menjadi blok uncle.
Skema simpul cahaya yang diusulkan dalam makalah ini menawarkan "keamanan yang dapat diprogram" untuk memenuhi kebutuhan keamanan dalam berbagai situasi. Skema satu memprioritaskan keamanan yang lebih tinggi dengan biaya peningkatan latensi, sedangkan skema dua menggunakan mekanisme asuransi untuk menawarkan layanan "konfirmasi instan" light node. Skema ini berlaku dalam skenario yang memerlukan finalitas transaksi, seperti transaksi atom dan transaksi lintas rantai.