Reenviar el Título Original ‘TeleportDAO:数据验证安全与效率之辔 —— 轻节点设计最新实践’
TeleportDAO y Eigen Labs recientemente publicaron conjuntamente un documento que se centra en los desafíos de seguridad y eficiencia a los que se enfrentan los nodos ligeros al acceder y verificar datos en cadena en blockchains de prueba de participación (PoS). Este documento propone una nueva solución para garantizar la seguridad y eficiencia de los nodos ligeros en blockchains PoS a través de una serie de medidas como incentivos económicos y mecanismos de preseguridad asegurados, así como "seguridad programable" y rentabilidad personalizada. Es muy visionario y digno de un estudio profundo.
Nota: Eigen Labs es el desarrollador detrás de los protocolos de Restaking EigenLayer y EigenDA. Eigen Labs ha recaudado actualmente más de 150 millones de dólares estadounidenses de instituciones de capital riesgo conocidas como a16z, Polychain y Blockchain Capital.
TeleportDAO está ubicado en Vancouver, Canadá. Es un proyecto de infraestructura de comunicación entre cadenas centrado en las cadenas públicas de Bitcoin y EVM. El protocolo ha recaudado con éxito $9 millones en una ronda de ventas públicas y financiamiento a través de Coinlist. Esta ronda de financiamiento contó con la participación de varios inversores, incluidos Appworks, OIG Capital, DefinanceX, Oak Grove Ventures, Candaq Ventures, TON, Across y bitSmiley.
Actualmente, en las blockchains de PoS, los validadores participan en la red de consenso bloqueando cierta cantidad de participación (como 32 ETH en Ethereum) para garantizar la seguridad de la red. Por lo tanto, la esencia de la seguridad de la blockchain de PoS está protegida por la economía, es decir, cuanto mayor sea la participación total, mayor será el costo o la pérdida necesaria para atacar la red de consenso. La implementación de este mecanismo de reducción se basa en una característica llamada "seguridad de responsabilidad", es decir, si el validador firma un estado en conflicto, la participación puede ser reducida.
Los nodos completos juegan un papel vital en el mantenimiento de la integridad de la cadena de bloques PoS. Almacenan toda la información de transacciones de bloques, verifican las firmas de consenso, replican una copia completa del historial de transacciones y realizan actualizaciones de estado. Estos procesos requieren muchos recursos informáticos y hardware complejo. Por ejemplo, ejecutar un nodo completo de Ethereum requiere al menos 2 TB de almacenamiento SSD. En contraste, los nodos ligeros reducen los requisitos de recursos informáticos y solo almacenan encabezados de bloques, por lo que solo son adecuados para escenarios en los que se verifican transacciones/estados específicos, como billeteras móviles y puentes entre cadenas. Además, los nodos ligeros dependen de los nodos completos para proporcionar información de bloques al verificar transacciones, pero la cuota de mercado actual de los proveedores de servicios de nodos es relativamente concentrada, por lo que la seguridad, la independencia y la inmediatez no pueden garantizarse completamente. Por lo tanto, este documento explora el compromiso entre el costo de adquisición de datos y la latencia para que los nodos ligeros logren una seguridad óptima.
Bitcoin introdujo la Verificación de Pago Simple (SPV) como su protocolo de nodo ligero. SPV permite a los nodos ligeros utilizar Prueba de Merkle y encabezados de bloques para verificar si una transacción está incluida en un bloque específico. Por lo tanto, los nodos ligeros solo necesitan descargar el encabezado del bloque de la cadena de bloques para verificar la finalidad de la transacción mediante la comprobación de la profundidad del bloque. En este caso, el costo computacional de verificar el consenso por nodos ligeros en Bitcoin es relativamente bajo. Sin embargo, en blockchains de PoS como Ethereum, el diseño de verificación de consenso es inherentemente más complejo. Implica mantener todo el conjunto de validadores, hacer un seguimiento de sus cambios de participación y realizar muchas comprobaciones de firma para la red de consenso. Por otro lado, la seguridad de los nodos ligeros de PoW depende de la suposición de que la mayoría de los nodos completos son honestos. Para abordar las limitaciones de SPV, FlyClient y la Prueba de Trabajo No Interactiva (NiPoPoW) demuestran estos bloques a los clientes a un costo sublineal. Sin embargo, su aplicabilidad al modelo de consenso de PoS es débil.
Por el contrario, las blockchains de PoS obtienen seguridad a través de mecanismos de penalización. El sistema depende de que los participantes del consenso sean racionales y no ataquen la red si el costo de un ataque supera cualquier beneficio potencial. Para reducir los costos de verificación, el protocolo de nodo ligero actual de Ethereum depende de un comité de sincronización que consiste en 512 validadores de Ethereum seleccionados al azar, cada uno de los cuales apuesta 32 Ethereum, pero el proceso de firma no será multado. Este diseño inatacable tiene una gran falla de seguridad, y las firmas deshonestas en el comité de sincronización pueden inducir a los nodos ligeros a aceptar datos inválidos sin ser castigados. Incluso con la introducción de mecanismos de penalización, la apuesta total del Comité de Sincronización sigue siendo pequeña en comparación con la gran cantidad de validadores de Ethereum (a partir de marzo de 2024, el número de validadores de Ethereum ha superado el millón). Por lo tanto, este enfoque no puede proporcionar a los nodos ligeros una seguridad equivalente al conjunto de validadores de Ethereum. Este modelo representa una variante especial de cálculo multipartito en un entorno racional, pero no logra proporcionar garantías basadas en la economía o abordar las amenazas planteadas por proveedores de datos maliciosos e irracionales.
Para abordar los desafíos de seguridad y eficiencia en el proceso de arranque de PoS, PoPoS introduce un juego de segmentación para desafiar efectivamente el árbol de Merkle adversario en el tiempo de PoS. Si bien logran un impacto mínimo y evitan que los clientes siempre estén en línea y con participación, el problema de permitir que los clientes se desconecten sin incurrir en costos significativos para volver a unirse a la red sigue sin resolverse.
Otro enfoque de investigación se centra en el uso de pruebas de conocimiento cero para crear pruebas concisas. Por ejemplo, Mina y Plumo facilitan de manera efectiva la verificación de consenso ligero mediante la composición recursiva de SNARK y pruebas de transición de estado basadas en SNARK. Sin embargo, estos enfoques imponen una carga computacional considerable a los productores de bloques para generar pruebas, y no abordan el problema de compensar a los nodos ligeros por posibles pérdidas. En el contexto de otros protocolos de PoS, como el protocolo Tendermint utilizado en Cosmos, se explora el papel de los nodos ligeros en su protocolo de Comunicación Inter-Blockchain (IBC). Sin embargo, estas implementaciones son específicas de sus ecosistemas respectivos y no son directamente aplicables a Ethereum u otros blockchain de PoS.
En general, la nueva solución introduce un módulo de seguridad económica para lograr una “seguridad programable”, y los nodos ligeros pueden decidir sobre diferentes diseños de solución basados en sus propias necesidades de seguridad. La suposición de seguridad es básicamente 1/N + 1/M, es decir, siempre que haya un nodo honesto y válido en el nodo completo y la red de fiscales, se puede garantizar el funcionamiento normal de la red.
La opción 1 principalmente logra la credibilidad de los datos a través de la introducción de un período de desafío y de una red de fiscales. En pocas palabras, después de que el nodo ligero recibe los datos firmados por el proveedor, envía esta parte de los datos a la red de fiscales para su revisión. Dentro de un cierto período, si hay fraude de datos, el fiscal recordará al nodo ligero que los datos no son creíbles, y el módulo de penalización del contrato inteligente penalizará los tokens comprometidos del proveedor. Por el contrario, el nodo ligero puede confiar en la credibilidad de estos datos.
Proceso específico de solicitud de datos del nodo ligero:
Otros puntos:
Evaluar:
La Solución 2 realiza una confirmación rápida de datos al proponer un mecanismo de seguro basado en la Solución 1. En términos simples, después de que el nodo ligero determine el seguro según el monto y la duración de la póliza, parte/toda la garantía del proveedor de datos puede ser reembolsada por las pérdidas posteriores del nodo ligero debido a la malicia de los datos. Por lo tanto, después de que el nodo ligero reciba y verifique la firma de datos proporcionada por el proveedor, puede determinar la credibilidad inicial de los datos.
Proceso específico de solicitud de datos del nodo ligero:
Otros puntos:
Evaluar:
Primero, en cuanto a la eficiencia computacional del nodo ligero, ambas soluciones de nodo ligero demuestran eficiencia de verificación a nivel de milisegundos (los nodos ligeros solo necesitan verificar los datos una vez).
En segundo lugar, en cuanto a la latencia del nodo ligero, en diferentes escenarios de configuración experimental (ver la figura a continuación), la latencia está en el nivel de milisegundos. Cabe destacar que la latencia aumenta linealmente con el número de proveedores de datos, pero siempre se mantiene en el nivel de milisegundos. Además, en la Solución 1, dado que el nodo ligero necesita esperar los resultados del período de desafío, la latencia es de 5 horas. Si la red del inspector es lo suficientemente confiable y eficiente, esta latencia de 5 horas también se puede reducir significativamente.
En tercer lugar, en cuanto a los costos del nodo ligero, en realidad, hay dos costos para los nodos ligeros: la tarifa de gas y la prima de seguro, ambos aumentarán a medida que aumente la cantidad de la póliza de seguro. Además, para los inspectores, el gas involucrado en la presentación de datos se reembolsará con la cantidad de la multa para garantizar incentivos de participación suficientes.
La solución de nodo ligero propuesta en este artículo proporciona “seguridad programable” para cumplir con los requisitos de seguridad en diferentes situaciones. La Opción 1 intercambia mayor latencia por alta seguridad, mientras que la Opción 2 proporciona servicios de “confirmación instantánea” para nodos ligeros al introducir un mecanismo de seguro. Estas soluciones se pueden utilizar en escenarios donde la finalidad de las transacciones necesita ser confirmada, como transacciones atómicas e intercadenas.
Reenviar el Título Original ‘TeleportDAO:数据验证安全与效率之辔 —— 轻节点设计最新实践’
TeleportDAO y Eigen Labs recientemente publicaron conjuntamente un documento que se centra en los desafíos de seguridad y eficiencia a los que se enfrentan los nodos ligeros al acceder y verificar datos en cadena en blockchains de prueba de participación (PoS). Este documento propone una nueva solución para garantizar la seguridad y eficiencia de los nodos ligeros en blockchains PoS a través de una serie de medidas como incentivos económicos y mecanismos de preseguridad asegurados, así como "seguridad programable" y rentabilidad personalizada. Es muy visionario y digno de un estudio profundo.
Nota: Eigen Labs es el desarrollador detrás de los protocolos de Restaking EigenLayer y EigenDA. Eigen Labs ha recaudado actualmente más de 150 millones de dólares estadounidenses de instituciones de capital riesgo conocidas como a16z, Polychain y Blockchain Capital.
TeleportDAO está ubicado en Vancouver, Canadá. Es un proyecto de infraestructura de comunicación entre cadenas centrado en las cadenas públicas de Bitcoin y EVM. El protocolo ha recaudado con éxito $9 millones en una ronda de ventas públicas y financiamiento a través de Coinlist. Esta ronda de financiamiento contó con la participación de varios inversores, incluidos Appworks, OIG Capital, DefinanceX, Oak Grove Ventures, Candaq Ventures, TON, Across y bitSmiley.
Actualmente, en las blockchains de PoS, los validadores participan en la red de consenso bloqueando cierta cantidad de participación (como 32 ETH en Ethereum) para garantizar la seguridad de la red. Por lo tanto, la esencia de la seguridad de la blockchain de PoS está protegida por la economía, es decir, cuanto mayor sea la participación total, mayor será el costo o la pérdida necesaria para atacar la red de consenso. La implementación de este mecanismo de reducción se basa en una característica llamada "seguridad de responsabilidad", es decir, si el validador firma un estado en conflicto, la participación puede ser reducida.
Los nodos completos juegan un papel vital en el mantenimiento de la integridad de la cadena de bloques PoS. Almacenan toda la información de transacciones de bloques, verifican las firmas de consenso, replican una copia completa del historial de transacciones y realizan actualizaciones de estado. Estos procesos requieren muchos recursos informáticos y hardware complejo. Por ejemplo, ejecutar un nodo completo de Ethereum requiere al menos 2 TB de almacenamiento SSD. En contraste, los nodos ligeros reducen los requisitos de recursos informáticos y solo almacenan encabezados de bloques, por lo que solo son adecuados para escenarios en los que se verifican transacciones/estados específicos, como billeteras móviles y puentes entre cadenas. Además, los nodos ligeros dependen de los nodos completos para proporcionar información de bloques al verificar transacciones, pero la cuota de mercado actual de los proveedores de servicios de nodos es relativamente concentrada, por lo que la seguridad, la independencia y la inmediatez no pueden garantizarse completamente. Por lo tanto, este documento explora el compromiso entre el costo de adquisición de datos y la latencia para que los nodos ligeros logren una seguridad óptima.
Bitcoin introdujo la Verificación de Pago Simple (SPV) como su protocolo de nodo ligero. SPV permite a los nodos ligeros utilizar Prueba de Merkle y encabezados de bloques para verificar si una transacción está incluida en un bloque específico. Por lo tanto, los nodos ligeros solo necesitan descargar el encabezado del bloque de la cadena de bloques para verificar la finalidad de la transacción mediante la comprobación de la profundidad del bloque. En este caso, el costo computacional de verificar el consenso por nodos ligeros en Bitcoin es relativamente bajo. Sin embargo, en blockchains de PoS como Ethereum, el diseño de verificación de consenso es inherentemente más complejo. Implica mantener todo el conjunto de validadores, hacer un seguimiento de sus cambios de participación y realizar muchas comprobaciones de firma para la red de consenso. Por otro lado, la seguridad de los nodos ligeros de PoW depende de la suposición de que la mayoría de los nodos completos son honestos. Para abordar las limitaciones de SPV, FlyClient y la Prueba de Trabajo No Interactiva (NiPoPoW) demuestran estos bloques a los clientes a un costo sublineal. Sin embargo, su aplicabilidad al modelo de consenso de PoS es débil.
Por el contrario, las blockchains de PoS obtienen seguridad a través de mecanismos de penalización. El sistema depende de que los participantes del consenso sean racionales y no ataquen la red si el costo de un ataque supera cualquier beneficio potencial. Para reducir los costos de verificación, el protocolo de nodo ligero actual de Ethereum depende de un comité de sincronización que consiste en 512 validadores de Ethereum seleccionados al azar, cada uno de los cuales apuesta 32 Ethereum, pero el proceso de firma no será multado. Este diseño inatacable tiene una gran falla de seguridad, y las firmas deshonestas en el comité de sincronización pueden inducir a los nodos ligeros a aceptar datos inválidos sin ser castigados. Incluso con la introducción de mecanismos de penalización, la apuesta total del Comité de Sincronización sigue siendo pequeña en comparación con la gran cantidad de validadores de Ethereum (a partir de marzo de 2024, el número de validadores de Ethereum ha superado el millón). Por lo tanto, este enfoque no puede proporcionar a los nodos ligeros una seguridad equivalente al conjunto de validadores de Ethereum. Este modelo representa una variante especial de cálculo multipartito en un entorno racional, pero no logra proporcionar garantías basadas en la economía o abordar las amenazas planteadas por proveedores de datos maliciosos e irracionales.
Para abordar los desafíos de seguridad y eficiencia en el proceso de arranque de PoS, PoPoS introduce un juego de segmentación para desafiar efectivamente el árbol de Merkle adversario en el tiempo de PoS. Si bien logran un impacto mínimo y evitan que los clientes siempre estén en línea y con participación, el problema de permitir que los clientes se desconecten sin incurrir en costos significativos para volver a unirse a la red sigue sin resolverse.
Otro enfoque de investigación se centra en el uso de pruebas de conocimiento cero para crear pruebas concisas. Por ejemplo, Mina y Plumo facilitan de manera efectiva la verificación de consenso ligero mediante la composición recursiva de SNARK y pruebas de transición de estado basadas en SNARK. Sin embargo, estos enfoques imponen una carga computacional considerable a los productores de bloques para generar pruebas, y no abordan el problema de compensar a los nodos ligeros por posibles pérdidas. En el contexto de otros protocolos de PoS, como el protocolo Tendermint utilizado en Cosmos, se explora el papel de los nodos ligeros en su protocolo de Comunicación Inter-Blockchain (IBC). Sin embargo, estas implementaciones son específicas de sus ecosistemas respectivos y no son directamente aplicables a Ethereum u otros blockchain de PoS.
En general, la nueva solución introduce un módulo de seguridad económica para lograr una “seguridad programable”, y los nodos ligeros pueden decidir sobre diferentes diseños de solución basados en sus propias necesidades de seguridad. La suposición de seguridad es básicamente 1/N + 1/M, es decir, siempre que haya un nodo honesto y válido en el nodo completo y la red de fiscales, se puede garantizar el funcionamiento normal de la red.
La opción 1 principalmente logra la credibilidad de los datos a través de la introducción de un período de desafío y de una red de fiscales. En pocas palabras, después de que el nodo ligero recibe los datos firmados por el proveedor, envía esta parte de los datos a la red de fiscales para su revisión. Dentro de un cierto período, si hay fraude de datos, el fiscal recordará al nodo ligero que los datos no son creíbles, y el módulo de penalización del contrato inteligente penalizará los tokens comprometidos del proveedor. Por el contrario, el nodo ligero puede confiar en la credibilidad de estos datos.
Proceso específico de solicitud de datos del nodo ligero:
Otros puntos:
Evaluar:
La Solución 2 realiza una confirmación rápida de datos al proponer un mecanismo de seguro basado en la Solución 1. En términos simples, después de que el nodo ligero determine el seguro según el monto y la duración de la póliza, parte/toda la garantía del proveedor de datos puede ser reembolsada por las pérdidas posteriores del nodo ligero debido a la malicia de los datos. Por lo tanto, después de que el nodo ligero reciba y verifique la firma de datos proporcionada por el proveedor, puede determinar la credibilidad inicial de los datos.
Proceso específico de solicitud de datos del nodo ligero:
Otros puntos:
Evaluar:
Primero, en cuanto a la eficiencia computacional del nodo ligero, ambas soluciones de nodo ligero demuestran eficiencia de verificación a nivel de milisegundos (los nodos ligeros solo necesitan verificar los datos una vez).
En segundo lugar, en cuanto a la latencia del nodo ligero, en diferentes escenarios de configuración experimental (ver la figura a continuación), la latencia está en el nivel de milisegundos. Cabe destacar que la latencia aumenta linealmente con el número de proveedores de datos, pero siempre se mantiene en el nivel de milisegundos. Además, en la Solución 1, dado que el nodo ligero necesita esperar los resultados del período de desafío, la latencia es de 5 horas. Si la red del inspector es lo suficientemente confiable y eficiente, esta latencia de 5 horas también se puede reducir significativamente.
En tercer lugar, en cuanto a los costos del nodo ligero, en realidad, hay dos costos para los nodos ligeros: la tarifa de gas y la prima de seguro, ambos aumentarán a medida que aumente la cantidad de la póliza de seguro. Además, para los inspectores, el gas involucrado en la presentación de datos se reembolsará con la cantidad de la multa para garantizar incentivos de participación suficientes.
La solución de nodo ligero propuesta en este artículo proporciona “seguridad programable” para cumplir con los requisitos de seguridad en diferentes situaciones. La Opción 1 intercambia mayor latencia por alta seguridad, mientras que la Opción 2 proporciona servicios de “confirmación instantánea” para nodos ligeros al introducir un mecanismo de seguro. Estas soluciones se pueden utilizar en escenarios donde la finalidad de las transacciones necesita ser confirmada, como transacciones atómicas e intercadenas.