Après la fusion d'Ethereum, la technologie DVT (Distributed Validation Technology) est essentielle.
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Après la fusion d'Ethereum, la technologie DVT (Distributed Validation Technology) est essentielle.
La feuille de route d'Ethereum indique que la technologie de validation distribuée (DVT) sera la prochaine étape clé après la fusion. Selon le dernier rapport de Messari, la DVT permettrait d'améliorer la sécurité des validateurs et pourrait devenir l'un des principaux axes de développement du réseau Ethereum.
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Le 15 septembre 2022, la blockchain Ethereum a achevé sa « Fusion », la mise à jour la plus importante en sept ans, passant du mécanisme de consensus PoW au proof-of-stake (PoS). Outre la réduction de la consommation énergétique et l'abaissement des seuils d'entrée, on craint que le consensus PoS n'entraîne un contrôle accru et centralisé du réseau, car il accorde plus de pouvoir de vote aux détenteurs de grandes quantités de jetons. Ainsi, après la fusion, les développeurs doivent participer activement au développement et aux tests afin de minimiser les pannes potentielles, renforcer la décentralisation et étendre le réseau.
Selon la feuille de route d'Ethereum, la technologie de validation distribuée sera la prochaine étape clé après la fusion. Selon le dernier rapport de Messari, la DVT peut améliorer la sécurité des validateurs et pourrait devenir l'un des principaux axes de développement du réseau Ethereum.
Qu'est-ce que la DVT ?
La technologie de validation distribuée (Distributed Validator Technology, ou DVT) fonctionne comme une signature multi-signatures appliquée au vote de consensus : elle permet qu’un validateur Ethereum PoS soit opéré sur plusieurs nœuds ou machines, permettant ainsi aux validateurs de voter depuis plusieurs points distincts. Le but principal de cette technologie est de soutenir une opération distribuée des validations sur Ethereum. Cette technologie est apparue initialement dans un article de recherche de membres de la Fondation Ethereum, où elle était appelée à l’origine SSV. Grâce à une configuration 3-sur-4 (voir ci-dessous), la DVT permet à des individus, groupes ou communautés de regrouper leurs nœuds pour former un seul validateur. En ajoutant une couche de tolérance aux pannes pour les validateurs, la DVT augmente la fiabilité : même si un nœud tombe en panne, le validateur peut continuer à fonctionner, éliminant ainsi les risques de panne unique, de double signature sanctionnée ou de pénalités liées aux fourches.
Concepts associés
Consensus : La responsabilité d’un validateur unique est répartie entre plusieurs co-validateurs ; pour signer un message, ces derniers doivent parvenir à un accord collectif.
Signature seuil M-sur-N : La clé privée du validateur est divisée en N parts, chaque participant détenant 1/N. Une fois que M participants ont voté et signé conjointement, la signature est validée.
Principe de fonctionnement
La DVT repose sur quatre composants clés : la génération distribuée de clés, le partage de clés Shamir basé sur les signatures BLS, le calcul multipartite sécurisé (MPC) et la couche de consensus BFT pour la DVT.
Génération distribuée de clés (DKG) : Tous les participants contribuent ensemble à créer la clé privée cryptographique, empêchant ainsi qu'une seule entité ne la contrôle entièrement.
Partage de clé privée selon Shamir : La clé privée est découpée et distribuée à différents participants. Pour la reconstituer, un seuil prédéfini de parts doit être combiné (par exemple, 3 parts sur 4).
Calcul multipartite sécurisé (MPC) : Ce mécanisme est essentiel dans la technologie de validation distribuée. En évitant la reconstruction complète de la clé sur un seul appareil, les opérateurs peuvent utiliser leur part de clé privée pour signer des messages et effectuer des calculs de manière distribuée et sécurisée sur plusieurs machines.
Atteinte du consensus : La tolérance aux pannes est assurée par un algorithme de consensus entre les nœuds Beacon via un schéma de signature seuil. Une fois connecté au nœud Beacon, le validateur Ethereum peut atteindre le consensus.
Comme illustré ci-dessus, les opérateurs DVT commencent par calculer le processus de génération partagée des clés publique et privée ; ensuite, la clé privée fragmentée est partagée entre différents participants, tandis que les parts sont distribuées aux opérateurs. Puis, les opérateurs utilisent le calcul multipartite pour sélectionner aléatoirement des nœuds validateurs (qui partagent des informations avec d'autres nœuds). Les validateurs participants atteignent alors le consensus après avoir franchi le seuil d'authentification prédéfini.
Pourquoi la DVT est-elle nécessaire ?
La DVT vise à résoudre de nombreux problèmes apparaissant après la fusion, dont la centralisation constitue la menace centrale. En outre, sous l'effet des règles du protocole, les pertes d'actifs des validateurs et la baisse de stabilité de l'écosystème Ethereum sont des questions urgentes à traiter.
Risque de centralisation
Les règles d'Ethereum imposent un seuil minimum de 32 ETH pour exécuter un validateur. Les utilisateurs détenant moins que cela doivent recourir à des services de mise en gage, ce qui conduit à concentrer de vastes actifs cryptographiques dans des bourses centralisées. Par exemple, Lido Finance, le plus grand fournisseur de staking sur Ethereum, détient plus de 4 millions d'ETH, représentant 32 % de l'ensemble des actifs mis en jeu. Lorsque d'importants actifs cryptographiques sont stockés sur des plateformes centralisées, celles-ci deviennent vulnérables aux piratages, à des régulations abusives ou à des erreurs techniques, menaçant ainsi la stabilité d'Ethereum et augmentant le risque de centralisation.
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Panne unique
La clé privée est vitale pour un validateur indépendant, car sa perte ou son oubli rend les actifs inaccessibles. Après la fusion, les règles du protocole PoS interdisent la redondance : chaque validateur ne peut signer qu’à partir d’une seule machine. Si un nœud tombe en panne ou subit une attaque, l'absence de protection contre les pannes entraîne directement des pertes pour le validateur et affecte la stabilité globale d'Ethereum.
Sanction pour double signature
Si un validateur signe plusieurs fois avec la même clé, ou s’il se déconnecte en raison d’un dysfonctionnement réseau ou cloud, l'utilisateur perdra une partie de ses fonds mis en jeu.
Sanction pour fourchement
Dans le système PoS, si le nœud Beacon auquel un validateur est connecté tombe en panne, une fourche peut se produire. Dans ce cas, même si le validateur est hors ligne involontairement, il reste soumis à des sanctions.
La centralisation va à l'encontre des objectifs fondamentaux de la blockchain, tandis que les menaces sécuritaires et les sanctions financières ont des effets négatifs. Pour surmonter ces difficultés, la technologie de validateur distribué (DVT) a été développée.
Quel est le potentiel de la DVT ?
Améliorer la décentralisation, la sécurité et l'efficacité du fonctionnement d'Ethereum : la DVT suscite de grands espoirs dans la communauté.
Avantages
La DVT fonctionne comme un cluster de nœuds, offrant une grande résilience et un faible niveau de risque, améliorant ainsi la stabilité du staking.
Pour les grands validateurs, la DVT assure une haute disponibilité et réduit les coûts d'infrastructure : grâce à une meilleure redondance et un risque moindre de slashing, moins de validateurs peuvent gérer davantage de nœuds, abaissant ainsi les coûts matériels. En permettant à un client de s'exécuter sur plusieurs nœuds, la DVT diminue les risques liés à une adresse ou un client unique.
Pour les petits validateurs, la DVT offre un niveau de protection comparable à celui des grands : elle permet aux petits validateurs d’atteindre une efficacité similaire. En abaissant le seuil requis en ETH pour exécuter un nœud, la DVT permet aux utilisateurs d’utiliser des pools communautaires ou de valider depuis chez eux.
Pour les protocoles de liquid staking, la DVT améliore l'efficacité, réduit les risques et permet la participation des opérateurs : en apportant de la redondance au réseau, la DVT supprime la dépendance à un opérateur unique susceptible de provoquer une interruption. De plus, les opérateurs peuvent s’organiser en clusters distincts, améliorant ainsi les performances des protocoles de staking.
Cas d'utilisation
Dans les pools de staking décentralisés : En utilisant la DVT, les pools peuvent adopter un modèle décentralisé, réduisant ainsi les sanctions et les coupes dues aux temps d'arrêt.
Fournisseurs d'infrastructure de staking : Grâce à la DVT, les fournisseurs peuvent mettre en œuvre une redondance active-active, offrant flexibilité et dynamisme dans le déploiement. Auparavant, ils devaient proposer des configurations actif-passif pour assurer la redondance. Désormais, la redondance active-active garantit un fonctionnement continu en répartissant les validateurs sur plusieurs machines, créant ainsi une tolérance aux pannes.
Mise en place de validateurs indépendants : Avec la DVT, le pouvoir de signature d’un validateur peut être réparti sur plusieurs nœuds en mode actif-actif, minimisant ainsi les risques de panne ou de sanction dus à l’indisponibilité ou à une double signature.
Projets associés
Depuis la proposition de la DVT, Obol Network et SSV Network ont tous deux développé des projets basés sur cette technologie.
1. Obol Network
Obol Network a lancé un client plugin nommé Charon pour activer la DVT, permettant d'exécuter des validateurs de manière distribuée et tolérante aux pannes. En adaptant la technologie DVT, Obol introduit une redondance active-active pour corriger les faiblesses des systèmes actif-passif. Plutôt que de fonctionner sur une seule machine, le validateur tourne sur plusieurs machines, créant ainsi une tolérance aux pannes et supportant des défaillances partielles. Grâce à la communication et au consensus, plusieurs clients Charon agissent ensemble pour simuler un validateur unique. Pendant ce processus, Charon permet aux validateurs d'utiliser n'importe quel client compatible avec l'API HTTP standard de la beacon chain, tout en conservant les infrastructures existantes de signature distante. Ainsi, Charon facilite grandement l'adoption pour les validateurs.
À l'avenir, Obol Labs continuera de se concentrer sur la DVT, en promouvant son application dans la cryptographie appliquée et l'économie cryptographique.
2. SSV Network
SSV Network a publié une couche d'infrastructure réseau pour le staking décentralisé. Dans son modèle, chaque validateur choisit 4 nœuds parmi un réseau d'opérateurs pour effectuer des votes multi-signatures. SSV Network comprend deux couches distinctes : une couche réseau point-à-point (P2P) et une couche de contrats Ethereum pour la gouvernance. La première lit depuis les contrats intelligents la liste des opérateurs et les allocations d'enjeux pour gérer les validateurs. La seconde ajoute des opérateurs, crée des validateurs et attribue des actifs selon le classement et l’évaluation des opérateurs DVT.
Actuellement, SSV Network finance plusieurs projets utilisant la DVT et continuera à développer des briques logicielles pour construire des applications basées sur une infrastructure de staking Ethereum décentralisée.
Conclusion
Pour les utilisateurs, la DVT résout de nombreux défis liés au staking et abaisse les barrières d'entrée. Pour les développeurs, elle présente également de nombreux avantages. Grâce à la DVT, les institutions ou validateurs indépendants bénéficient de la sécurité et de la flexibilité du protocole, profitent de configurations redondantes actives-actives, et diversifient leurs opérations selon plusieurs critères. On peut espérer qu'à court terme, la DVT renforcera le staking, permettra la complémentarité des nœuds validateurs et leur collaboration, aboutissant ainsi à un véritable Ethereum pleinement décentralisé.
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