Thời đại sau The Merge: Khởi nguyên lại đột phá với cơ chế đồng thuận mới của Ethereum
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Thời đại sau The Merge: Khởi nguyên lại đột phá với cơ chế đồng thuận mới của Ethereum
The Merge chỉ là bước đầu tiên của kỷ nguyên PoS, Ethereum vẫn đang phải đối mặt với những thách thức lớn, các vấn đề như tập trung hóa nhóm xác thực viên, mở rộng quy mô, Lazy Validator Problem vẫn đang kìm hãm sự bùng nổ của ứng dụng và khả năng mở rộng an toàn của Ethereum.
Chuyên sâu báo cáo Web3
Bài viết | Frank Fan @Arcane Labs
0xCryptolee @Arcane Labs
Biên tập | Charles @Arcane Labs
Ethereum đã trải qua một nâng cấp lịch sử, bước vào giai đoạn phát triển mới. Sau The Merge, Ethereum sẽ tiếp tục tiến về phía trước theo định hướng mở rộng quy mô và phi tập trung hóa. The Merge chỉ là bước đầu tiên trong kỷ nguyên PoS, Ethereum vẫn đối mặt với những thách thức lớn như sự tập trung hóa nhóm xác thực viên, bài toán mở rộng quy mô, vấn đề Lazy Validator, v.v., tất cả đều đang kìm hãm sự bùng nổ ứng dụng và khả năng mở rộng an toàn của Ethereum. Bài viết này bắt đầu từ The Merge, phân tích từng bước thuật toán đồng thuận POS được áp dụng, tập trung khám phá việc sử dụng công nghệ DVT để giải quyết rủi ro điểm đơn ở các xác thực viên, cùng các chuyên gia phân tích các vấn đề hiện tại và cơ hội phát triển tương lai của Ethereum. Bài viết này dành cho độc giả đã có kiến thức nền tảng nhất định về Ethereum.
#1The Merge
1.1 Bối cảnh
The Merge là nâng cấp kỹ thuật lớn nhất trong lịch sử Ethereum, diễn ra vào ngày 15 tháng 9 năm 2022 khi lớp Thực thi (Execution Layer) và lớp Đồng thuận (Consensus Layer) được hợp nhất, thay đổi lớn nhất là chuyển cơ chế đồng thuận PoW của Ethereum sang PoS.
Hình 1: The Merge
Ngoài ra, sau khi hợp nhất, mức tiêu thụ năng lượng của Ethereum giảm khoảng 99,95%. Theo tweet của Vitalik Buterin, The Merge giúp giảm tổng mức tiêu thụ điện năng toàn cầu xuống 0,2%.
Hình 2: Quan điểm của Vitalik về mức tiêu thụ năng lượng của Ethereum sau The Merge
1.2 Những thay đổi do The Merge mang lại
-
Phát hành token: Việc phát hành ETH thời kỳ PoW dừng lại, ETH mới chỉ được tạo ra thông qua việc đào khối theo cơ chế đồng thuận PoS, làm giảm tỷ lệ lạm phát của Ethereum. Khi phí base vượt quá 15gwei, Ethereum thậm chí có thể rơi vào trạng thái giảm phát.
Hình 3: Tổng lượng ETH bị đốt sau The Merge
-
Lợi nhuận staking: Phí gas và thu nhập MEV được phân phối cho Validator, lợi suất staking tính theo ETH đạt mức 5-7%.
Hình 4: Lợi suất staking của Rocket Pool
-
Rút tiền (Withdraw): Sau The Merge, ETH đã stake không thể rút ngay lập tức, phải đợi đến khi nâng cấp Shanghai mới dỡ bỏ giới hạn rút tiền. Khi rút tiền, người dùng cũng không thể rút trực tiếp, để tránh tình trạng rút hàng loạt, số lượng và thời gian rút mỗi lần đều bị giới hạn nhất định. Do đó, sau khi mở chức năng rút tiền, sẽ không xảy ra tình trạng bán tháo ồ ạt. Thông tin chi tiết có thể tham khảo EIP-4895: Beacon chain push withdrawals as operations
-
Thay đổi cấu trúc dữ liệu: Block Consensus sẽ chứa giá trị băm (Hash) của Execution Block, đồng thời các tham số liên quan đến PoW trong Execution Block sẽ không còn hiệu lực. Trường mixHash sẽ ghi lại số ngẫu nhiên gốc RANDAO của Ethereum, phục vụ cho EVM gọi sử dụng, các nhà phát triển Ethereum có thể sử dụng trực tiếp số ngẫu nhiên này trong phát triển hợp đồng thông minh.
Hình 5: Thay đổi cấu trúc dữ liệu sau The Merge
-
Thay thế cơ chế đồng thuận: Cơ chế PoW được thay thế bằng PoS, nhiệm vụ của thợ đào cũ được thay thế bởi các validator, đồng thời tồn tại hai chuỗi, cần chạy đồng thời hai nút client: Client lớp Thực thi (EL) và Client lớp Đồng thuận (CL).
Hình 6: Các client Ethereum sau The Merge
Sau khi chuyển sang cơ chế đồng thuận PoS, thuật toán của Ethereum thay đổi từ Ethash thành Casper FFG (Gasper). So với thuật toán trước đó, Gasper tiết kiệm năng lượng hơn nhiều, không cần máy đào chuyên dụng để tính toán độ khó, mà thay vào đó sử dụng phương pháp ngẫu nhiên để đề xuất khối. Hãy cùng tiếp tục khám phá cơ chế đồng thuận và cách tạo khối của Ethereum!
#2Gasper
Hiện tại, trên Beacon Chain đã stake tổng cộng 13.830.378 ETH, số lượng validator hoạt động là 432.203 (tính đến ngày 23 tháng 9 năm 2022). Do đặc điểm PBFT, số lượng validator trên beacon chain rất lớn, dẫn đến lượng dữ liệu truyền tải mạng khổng lồ, khiến PBFT đơn giản không còn phù hợp với mạng Ethereum. Vì vậy, Ethereum đã cải tiến và thiết kế dựa trên tư tưởng PBFT trong cấu trúc mạng, sử dụng thuật toán Gasper.
Gasper là công cụ xác định tính cuối cùng (finality gadget) trong giao thức beacon chain, dùng để xác định những khối nào nên được các bên tham gia coi là đã xác định chắc chắn và không thể thay đổi, đồng thời dùng để xác định chuỗi phân nhánh nào là chuỗi chính khi xảy ra fork. Khái niệm tính cuối cùng của Gasper là sự khái quát hóa từ bài báo "Casper Friendly Finality Gadget (casper FFG)".
Hình 7: Tình hình stake và validator
2.1 Khái niệm
Hình 8: Minh họa Epoch và Slot
-
Slot (khe thời gian): Sau The Merge, một Slot tương ứng một khối, có một committee chịu trách nhiệm tạo khối trong vòng 12 giây.
-
Epoch: Mỗi 32 Slot tạo thành một Epoch, thời gian một Epoch là 384 giây, tương đương 6,4 phút.
-
Committee (Ủy ban xác thực viên): Mỗi ủy ban xác thực viên tối thiểu được phân bổ 128 validator, các validator trong ủy ban sẽ thực hiện thao tác Attestation (xác nhận chữ ký) đối với Epoch trước, đảm bảo công nhận các giao dịch trong Epoch đó.
-
Attestation (bỏ phiếu ký tên): Mỗi validator trong committee tương ứng với một Slot đều phải bỏ phiếu ký tên cho Epoch trước, nhằm xác nhận rằng họ đã chấp nhận các giao dịch trong Epoch trước.
-
Validator (Xác thực viên): Sau khi Ethereum hoàn thành The Merge và chuyển sang cơ chế đồng thuận POS, thợ đào cũ được thay thế bởi Validator. Validator tham gia bằng cách stake 32 ETH, đảm nhận công việc tạo khối và ký tên trong các slot thuộc từng Epoch.
-
Proposer (Người đề xuất): Proposer đến từ các validator trong committee, được chọn ngẫu nhiên thông qua số ngẫu nhiên RANDAO, chịu trách nhiệm đóng gói khối cho Slot.
-
Beacon chain (chuỗi tín hiệu): Là chuỗi blockchain PoS thay thế cơ chế đồng thuận PoW, node beacon chain được dùng để gắn loại giao dịch Data Blobs, cung cấp thêm không gian lưu trữ cho Rollup.
2.2 Quy trình
Khi bắt đầu một Epoch, RANDAO phân bổ một Committee (ủy ban xác thực viên) cho từng Slot (khe thời gian) để thực hiện Attestation (ký tên xác nhận) cho Epoch trước.
Phân bổ nhiều Aggregator cho 32 Slot của Epoch hiện tại để tập hợp các Attestation của committee đối với Epoch trước rồi ghi vào khối Slot.
RANDAO tạo ra số ngẫu nhiên để xác định Proposer chịu trách nhiệm đề xuất khối.
Hình 9: Ủy ban đề xuất khối
Trong Epoch hiện tại, mỗi khi một Slot đề xuất khối, committee sẽ thực hiện Attestation đối với điểm kiểm tra (checkpoint) của Epoch trước. Chỉ khi hai điểm kiểm tra liên tiếp đều được Attestation thì điểm kiểm tra trước mới được xác định cuối cùng (Finalised). Cho đến khi cả 32 Slot lần lượt thực hiện Attestation đối với điểm kiểm tra, vòng Epoch kết thúc. Vào Slot đầu tiên của Post-Epoch, Pre-Epoch đạt được sự đồng thuận cuối cùng, tức là Post-Epoch đã trải qua Pre-Epoch và Epoch hiện tại, tổng cộng hai vòng Epoch (vì ngoài hai điểm kiểm tra Attestation, nếu vẫn tồn tại điểm kiểm tra xung đột, điều đó có nghĩa ít nhất 1/3 validator đã hành xử ác ý, ví dụ ba chiều cao khối 32, 64, 96, có thể chiều cao 64 chưa đạt điểm kiểm tra, đến chiều cao 96 mới có điểm kiểm tra, lúc đó chiều cao 32 mới được xác định cuối cùng), tương đương 12,8 phút, giao dịch lúc này mới được xác định chắc chắn trên chuỗi, đây chính là khái niệm "tính cuối cùng".
2.3 Đặc điểm
RANDAO cung cấp số ngẫu nhiên trên chuỗi.Số ngẫu nhiên do RANDAO tạo ra sẽ được đưa vào Execution Layer Block, hợp đồng thông minh có thể sử dụng trực tiếp số ngẫu nhiên này. Khi có sẵn số ngẫu nhiên gốc trên chuỗi, DeFi có thể sinh ra những ứng dụng mới, ví dụ các ứng dụng DeFi dạng cờ bạc có thể trực tiếp tin tưởng và sử dụng số ngẫu nhiên do RANDAO tạo ra.
Hình 10: RANDAO
2.4 Latest Message Driven GHOST (LMD-GHOST, GHOST được điều khiển bởi tin nhắn mới nhất)
Trong cơ chế đồng thuận POS mới của Ethereum, LMD-GHOST được sử dụng làm quy tắc lựa chọn phân nhánh. Khi xảy ra fork, GHOST sẽ chọn cây con nhận được nhiều tin nhắn hỗ trợ hơn. Tư tưởng cốt lõi là khi tính toán đầu chuỗi, chỉ xét đến lá phiếu gần nhất của mỗi validator, chứ không phải mọi lá phiếu trước đó, nhằm giảm chi phí tính toán cần thiết cho GHOST.
Bạn có thể tìm hiểu sâu hơn tại: https://eprint.iacr.org/2013/881.pdf
2.5 Những vấn đề phát sinh theo sau
-
Chi phí truyền thông và xác minh tăng lên: Phải chăng càng nhiều validator càng tốt? Thực tế không hẳn vậy. Mặc dù số lượng validator tăng lên có lợi cho việc lấy mẫu tính sẵn sàng dữ liệu (DAS) và phi tập trung hóa, nhưng số lượng validator tăng đồng nghĩa với việc số lượng validator trong một Slot cũng tăng, dẫn đến gánh nặng truyền thông giữa Aggregator và các validator khi thu thập chữ ký tăng lên. Ngoài ra, chi phí xác minh chữ ký tập hợp cũng tăng, vô hình trung làm tăng gánh nặng cho các nút validator.
-
Tấn công dài hạn (Long-range attack): Tấn công dài hạn là khi một validator rút ETH đã stake trên beacon chain, anh ta có thể sử dụng khóa riêng cũ để thực hiện fork ác ý tại một khối nào đó mà anh ta từng ký trước đây, vì lúc này anh ta không còn tài sản stake nào trên chuỗi nữa, sau đó nhanh chóng tạo các khối trống để đạt đến chiều cao khối hiện tại, tấn công mạng. Đây cũng là kiểu tấn công có thể xảy ra trong tương lai. Thiết kế của Ethereum là bỏ phiếu cho checkpoint (điểm kiểm tra) của Pre-Epoch, tư tưởng thiết kế này là liên tục đẩy trạng thái khởi tạo về phía trước, nhằm tránh các cuộc tấn công có thể xảy ra.
#3Staking Ethereum
3.1 Staking
Ngưỡng staking: Validator muốn thực hiện nhiệm vụ tham gia tạo khối đồng thuận cần stake 32 ETH làm tài sản đảm bảo.
Nhiệm vụ của validator: Sản xuất khối và attestation đúng thời hạn theo quy định của giao thức.
3.1.1 Các hình thức Staking
-
Solo Staking: Hình thức solo staking là khi người stake tự mình sở hữu 32 ETH và tự vận hành nút validator trên máy chủ đám mây. Ngoài việc chọn chạy nút trên máy chủ đám mây, người dùng cũng có thể chọn đặt thiết bị máy chủ tại nhà để vận hành nút Ethereum. Điểm khác biệt là việc chạy nút trên dịch vụ đám mây ổn định hơn, giúp tránh hoặc giảm các hình phạt do ngừng hoạt động gây ra bởi mất điện hay lỗi mạng khi tham gia đồng thuận mạng. Còn ưu điểm của việc tự xây dựng nút tại nhà là chi phí phần cứng và dịch vụ mạng thấp hơn so với máy chủ đám mây. Người stake có thể tự lựa chọn phương án托管 nào phù hợp.
-
Staking Pool: Do 32 ETH là một khoản tiền lớn đối với người bình thường, các nhà stake nhỏ vốn không đủ khả năng tự vận hành nút để tham gia đồng thuận mạng, do đó xuất hiện các giải pháp pool staking. Trong đó, Lido là dự án nổi bật nhất với mô hình pool bán phi tập trung được phép (permissioned), hấp thụ lượng vốn lớn và trở thành giải pháp dẫn đầu trong lĩnh vực này. Ngoài ra còn có các giải pháp có mức độ phi tập trung cao hơn như Rocket Pool và Swell. Trên nền tảng các giải pháp pool hiện có, Unamano đã xuất hiện như một giải pháp tập hợp nhằm hỗ trợ và phát triển lĩnh vực Staking Ethereum.
Về vận hành nút, Lido chọn chỉ định một số nhà vận hành chuyên nghiệp để chạy các nút mạng, đây cũng là điểm tương đối tập trung của Lido. Nhà vận hành nắm giữ khóa riêng ký tên, tài sản người dùng phần nào tin tưởng vào Lido và nhà vận hành. Đối với khóa riêng rút tiền, trước tháng 7 năm 2021, địa chỉ rút tiền là một địa chỉ đa chữ ký 6/11, khóa riêng đa chữ ký do các nhân vật kỳ cựu trong ngành quản lý. Sau tháng 7 năm 2021, địa chỉ rút tiền trỏ đến một hợp đồng có thể nâng cấp, hợp đồng này do DAO quản lý. Rocket Pool lựa chọn phương án phi tập trung hơn trong việc vận hành nút, bất kỳ ai chỉ cần cung cấp 16 ETH và thiết bị phần mềm/hardware tương ứng đều có thể làm nhà vận hành chạy nút. Mặc dù hạ thấp门槛 nhà vận hành, nhưng Rocket Pool đưa vào $RPL stake để giảm rủi ro nhà vận hành hành xử ác ý.
Giải pháp Staking Pool cho phép người dùng thông thường gửi ETH số lượng nhỏ vào hợp đồng để nhận phần thưởng khai thác của Ethereum, đồng thời hoàn trả token sinh lời như stETH và rETH để giải phóng tính thanh khoản của tài sản đã stake, từ đó tăng cường thêm mức độ phi tập trung và hiệu quả sử dụng vốn của Ethereum, là hướng đi được cộng đồng đánh giá cao nhất.
-
CEX, các tổ chức托管trung tâm: Ngoài Solo Staking và Staking Pool, các sàn giao dịch tập trung và các tổ chức quản lý tài sản cũng là những người tham gia staking Ethereum chủ yếu, ví dụ Coinbase và Binance cũng đã ra mắt dịch vụ staking riêng, thu hút ETH số lượng nhỏ để tham gia staking Ethereum với rủi ro thấp. Ba giải pháp này đều có ưu nhược điểm riêng về mức độ phi tập trung và an toàn, tùy thuộc vào đối tượng mà người stake tin tưởng, nhưng điều chắc chắn là cả ba giải pháp đều thu hút được vốn và người dùng tương ứng, cùng nhau duy trì an toàn và phi tập trung của Ethereum.
3.1.2 Rủi ro và mối lo tiềm ẩn
Liệu sau The Merge mọi thứ có thật sự yên ổn? Tôi nghĩ chưa hẳn. Từ dữ liệu trong biểu đồ dưới đây, chúng ta có thể thấy được bức tranh sau khi dỡ bỏ giới hạn rút tiền khỏi beacon chain.
Hình 11: Định hướng ETH stake sau The Merge
Hiện tại, lượng ETH stake trên Ethereum tập trung chủ yếu ở Lido, Coinbase và Solo Staking. Sau The Merge, lượng ETH stake mới đổ dồn mạnh vào các tổ chức và giao thức tương đối tập trung như Lido và Coinbase. Sau khi dỡ bỏ giới hạn rút tiền, tôi cho rằng lượng ETH stake ban đầu sẽ được phân bổ lại vào Lido và Coinbase. Theo thời gian, Lido và Coinbase sẽ nắm giữ ngày càng nhiều validator và lượng ETH stake của Ethereum, cuối cùng đe dọa nghiêm trọng đến sự phi tập trung của Ethereum. Khi họ kiểm soát Ethereum, các giao dịch muốn phá vỡ cục diện này sẽ bị các pool khai thác lớn như Lido hoặc Coinbase từ chối, vì việc bạn stake ETH lên Ethereum có được đưa lên chuỗi hay không cũng do họ quyết định. Hơn nữa, lượng ETH mới tạo ra cũng sẽ tập trung vào tay những người đã sở hữu nhiều ETH, vì họ đã nắm giữ lượng lớn ETH khi stake. Điều này rõ ràng là một thách thức mới đối với sự phi tập trung của Ethereum. Chúng ta có thể mong đợi cộng đồng và các nhà phát triển cốt lõi cùng nhau giải quyết vấn đề này.
3.1.3 Các loại phần thưởng
-
Phần thưởng Attestation: Mỗi committee của slot đều phải thực hiện Attestation đối với điểm kiểm tra (checkpoint) lịch sử khối của Epoch trước, sau khi Attestation thành công sẽ nhận được phần thưởng Attestation, đây là một nguồn thu nhập của Validator. (xác suất cao, phần thưởng thấp)
Hình 12: Phần thưởng Attestation
-
Phần thưởng đề xuất khối: Mỗi Slot có một Validator làm proposer để đóng gói khối, Validator được chọn làm proposer sẽ nhận được phần thưởng đề xuất khối. (xác suất thấp, phần thưởng cao)
Hình 13: Phần thưởng Proposal
-
Thu nhập MEV (giá trị có thể rút ra bởi miner): Thu nhập MEV ngoài thu nhập phí gas còn có thu nhập từ các hình thức như tấn công sandwich. Theo dữ liệu của EigenPhi, trong 7 ngày qua, khối lượng tấn công sandwich luôn trên 100 triệu USD, đỉnh điểm gần 400 triệu USD. Thu nhập MEV trở thành một thành phần quan trọng trong thu nhập của validator.
Hình 14: Tình hình MEV sau The Merge
3.1.4 Các loại hình phạt
-
Hình phạt do ngừng hoạt động (怠工惩罚): Không tạo khối theo kỳ vọng của đồng thuận: không thực hiện Attestation đối với khối trong thời gian dự kiến.
-
Hành vi ác ý dẫn đến slash (phạt tịch thu): Sản xuất hai khối hoặc thực hiện hai lần Attestation trong một Slot duy nhất; Vi phạm quy tắc đồng thuận Casper FFG đề xuất khối sai.
3.2 Các loại khóa riêng
-
Khóa riêng ký tên: Khóa riêng ký tên dùng để xác thực viên ký các tin nhắn khi thực hiện nhiệm vụ, bao gồm attesting và proposing blocks, khóa này được sử dụng một lần mỗi 6,4 phút, tức là mỗi Epoch.
-
Khóa riêng rút tiền: Khóa dùng để rút tài sản stake và phần thưởng khai thác, cần lưu trữ ngoại tuyến, sau khi nâng cấp Shanghai, có thể dùng khóa riêng rút tiền để rút ETH stake và phần thưởng.
3.3 Rủi ro khi stake ETH2
-
Khóa riêng bị đánh cắp: Khóa riêng ký tên/rút tiền ETH2 bị đánh cắp.
-
Sự cố điểm đơn / Hiệu quả của validator: Hiện tại, validator tồn tại và thực hiện nhiệm vụ dưới dạng một máy hoặc một nút duy nhất. Các quy tắc nghiêm ngặt của giao thức cấm các hình thức dư thừa phổ biến, chẳng hạn như chạy cùng một validator trên nhiều nút, điều này có thể khiến validator bị "phạt" (slashed). Nếu sử dụng dịch vụ staking, khóa nằm trên một máy chủ đám mây (ví dụ AWS). Nếu bất kỳ thành phần nào gặp sự cố, validator sẽ ngừng xác thực và bị phạt.
#4Công nghệ Validator Phân tán (DVT)
Ở cấp độ staking, mặc dù chúng ta có các giải pháp staking phi tập trung để giảm门槛 staking và tăng mức độ phi tập trung của dịch vụ staking, nhưng ở cấp độ Validator, vẫn tồn tại rủi ro điểm đơn. Hiện tại, một validator duy nhất vận hành nhiều client mạng, nếu xảy ra sự cố mạng hoặc mất điện có thể dẫn đến hình phạt do ngừng hoạt động, slot cũng không thể thu thập được chữ ký hợp lệ. Chúng ta không thể sử dụng phương pháp dư thừa để chạy cùng một nút validator ở nhiều nơi, vì điều đó sẽ gây rối loạn chữ ký và bị coi là tấn công mạng. Tuy nhiên, chúng ta có thể chia nhỏ khóa riêng ký tên, sử dụng công nghệ DVT để giảm rủi ro sự cố điểm đơn, đồng thời khi nâng cấp hệ thống, cũng cung cấp không gian nâng cấp cho các nút, tránh tình trạng các nút bị ngắt kết nối hàng loạt do nâng cấp mạng, hãy cùng phân tích sâu hơn!
4.1 Khái niệm
-
operator: Cá nhân hoặc tổ chức vận hành một (hoặc nhiều) nút.
-
operator node: Chỉ một phần cứng và phần mềm thực hiện các nhiệm vụ của validator Ethereum. Các nhiệm vụ này có thể do một nút thực hiện độc lập, hoặc hợp tác với các nút khác sử dụng công cụ DVT.
-
Công nghệ Validator Phân tán: Công nghệ Validator Phân tán là một công nghệ phân bổ công việc của một validator Ethereum đơn lẻ cho một nhóm các nút phân tán. So với việc client validator chạy trên một máy duy nhất, công nghệ validator phân tán có thể cung cấp dịch vụ an toàn và phi tập trung hơn.
Hình 15: Mối quan hệ giữa Validator, Nodes, Committees và Operators
4.2 Các nút validator phân tán cần chạy
-
Client lớp thực thi Ethereum
-
Client lớp đồng thuận Ethereum
-
Client validator phân tán Ethereum
-
Client validator Ethereum
4.3 DV phòng chống rủi ro khi stake ETH2 như thế nào
-
Khóa riêng bị đánh cắp
-
Sử dụng công nghệ chữ ký ngưỡng (m-of-n) có thể ngăn chặn rủi ro khóa riêng bị đánh cắp
-
Một khóa riêng validator hoàn chỉnh được chia thành nhiều khóa nhỏ
-
Các khóa nhỏ sau khi chia nhỏ được tổng hợp để tạo ra chữ ký của khóa hoàn chỉnh
Hình 16: Chia nhỏ khóa và tổng hợp chữ ký
-
Nút ngừng hoạt động
-
Crash Faults:
Nguyên nhân: Sập nguồn do mất điện, mất mạng, lỗi phần cứng, lỗi phần mềm;
Biện pháp phòng ngừa: Sử dụng phương án sao lưu dư thừa chạy cùng một nút ở nhiều nơi để phòng ngừa nút bị ngắt kết nối;
-
Byzantine Faults:
Nguyên nhân: Do lỗi phần mềm, tấn công mạng;
Biện pháp phòng ngừa: Nhiều nút tham gia đạt đồng thuận quyết định, một nút đơn lẻ không thể ra quyết định.
4.4 Kiến trúc tổng thể
Hình 17: Kiến trúc tổng thể DVT
-
Validator phân tán sử dụng các mảnh khóa riêng để ký từ xa các tin nhắn
-
Trong client validator phân tán, sử dụng công nghệ tổng hợp chữ ký để tổng hợp chữ ký của các validator phân tán, sau khi đạt ngưỡng thì ký vào khối.
4.5 Hai con đường thực hiện công nghệ DVT
-
Một phương pháp DVT sử dụng SSS: Phương án này do thực thể stake 32 ETH tạo khóa riêng ký tên (sk, pk) và khóa riêng rút tiền, sau đó chạy chương trình Secret Sharing Scheme để phân phối an toàn phần chia nhỏ khóa sk cho các nút trong committee.
-
Một phương pháp DVT sử dụng giao thức DKG: Trong phương án DKG, không có thực thể nào phân phối phần chia nhỏ khóa riêng ký tên cho validator, mà một nhóm nút trong committee validator cùng chạy giao thức DKG. Do đó, một khóa bí mật và khóa công khai (sk, pk), cùng với n phần chia nhỏ khóa sk là sk_1,...,sk_n được tạo ra, nút thứ i (i=1,...n) sở hữu phần chia nhỏ khóa sk_i.
Hình 18: Giao thức DKG
4.6 Sơ đồ Chữ ký Ngưỡng (Threshold Signature Schemes - TSS)
Khi các validator đạt được sự đồng thuận về khối cần ký, sơ đồ chữ ký ngưỡng BLS được sử dụng để thực hiện ký. Nó cho phép N validator cùng ký dữ liệu, và tạo ra chữ ký hoàn chỉnh khi có t+1 (0<t<n) validator ký đúng. Thông qua phương án tss, vừa đảm bảo không validator nào có thể có được khóa riêng ký tên hoàn chỉnh, vừa đảm bảo việc tạo chữ ký hoàn chỉnh diễn ra suôn sẻ.
#5Nhìn vào DVT từ các dự án hàng đầu
5.1 SSV
Nhìn bề ngoài, SSV cung cấp một con đường vững chắc và phi tập trung để tham gia hệ sinh thái staking Ethereum. Đi sâu hơn, SSV là một ví đa ký phức tạp, có tầng đồng thuận, đóng vai trò bộ đệm giữa nút beacon chain và client validator.
5.1.1 Các thành phần cấu hình chính
-
Tạo khóa phân tán: Operator chạy chương trình SSV để tính toán và tạo ra một bộ khóa công/khóa riêng chia sẻ. Mỗi operator chỉ sở hữu một phần của khóa riêng, đảm bảo không một operator nào có thể ảnh hưởng hoặc kiểm soát toàn bộ khóa riêng để ra quyết định đơn phương.
-
Chia sẻ bí mật Shamir: Cơ chế này được sử dụng để tái tạo khóa validator bằng ngưỡng KeyShares được định nghĩa trước, một KeyShare đơn lẻ không thể được dùng để ký tin nhắn. SSV có thể tận dụng công nghệ BLS để tổng hợp chữ ký, tạo ra chữ ký đầy đủ của khóa validator. Bằng cách kết hợp Shamir và BLS, khóa riêng ký tên của validator được cắt nhỏ chia sẻ và tập hợp lại khi cần ký.
-
Tính toán Đa phương An toàn: Áp dụng tính toán đa phương an toàn (MPC) vào việc chia sẻ bí mật, cho phép các KeyShare của SSV được phân phối an toàn giữa các operator, cũng như thực hiện tính toán phân tán nhiệm vụ của validator, mà không cần tái tạo khóa validator trên một thiết bị đơn lẻ.
-
Đ
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
