Khoa học phổ biến: Tại sao sự đồng thuận từng phần rằng Eth2 sẽ triển khai lại thú vị?

Đọc bài viết này mất 16 phút

Thiết kế chỉ định người xác nhận cho các ủy ban khác nhau giúp giảm bớt công việc cần thiết để xác minh Eth2 theo mức độ lớn.

Tiêu đề gốc: "Hướng dẫn đặt cược Eth2 số 3: Sự đồng thuận phân chia"
Nguồn gốc: Những người đam mê Ethereum

Đặc biệt cảm ơn Sacha Yves-Leger và Joseph Schweitzer vì những chỉnh sửa của họ.

Sharding ("sharding") là một trong nhiều nâng cấp giữa Eth2 và Eth1. Thuật ngữ này xuất phát từ nghiên cứu cơ sở dữ liệu, có nghĩa là chia một cơ sở dữ liệu lớn thành nhiều phần và shard là một phần. Vì vậy, trong bối cảnh Eth2 và cơ sở dữ liệu, sharding có nghĩa là phân chia việc lưu trữ và tính toán của toàn bộ hệ thống, xử lý từng phân đoạn độc lập với nhau và sau đó tổng hợp kết quả cuối cùng theo nhu cầu thực tế. Cụ thể, hệ thống Eth2 chứa nhiều chuỗi phân đoạn và chức năng (khả năng) của từng chuỗi phân đoạn tương tự như chuỗi khối Eth1, có thể mang lại sự cải thiện đáng kể về khả năng mở rộng.

Tuy nhiên, có một loại sharding ít được biết đến hơn trong Eth2 và từ góc độ thiết kế giao thức, loại này có lẽ thậm chí còn thú vị hơn: sự đồng thuận được chia nhỏ.

Sự đồng thuận rời rạc

Cũng giống như sức mạnh xử lý của nút chậm nhất trong mạng giới hạn thông lượng của mạng, tài nguyên tính toán của một trình xác thực duy nhất cũng xác định tổng số trình xác thực có thể tham gia đồng thuận. Bởi vì mỗi trình xác thực mới sẽ mang lại khối lượng công việc bổ sung cho tất cả các trình xác thực khác trong hệ thống, khi số lượng trình xác thực tăng lên, cuối cùng sẽ đạt đến trạng thái: trình xác thực có ít tài nguyên nhất sẽ không thể tham gia được nữa. có thể theo dõi đầy đủ phiếu bầu của tất cả những người xác nhận khác). Vì vậy, giải pháp của Eth2 cho vấn đề này là đảm bảo sự đồng thuận.

Phân tích

Có hai đơn vị thời gian cơ bản trong hệ thống Eth2, khe thời gian (khe) và khoảng thời gian (epoch).

Một khoảng thời gian là 12 giây, là thời gian chúng tôi mong đợi để tạo ra một khối; khối này thực chất là một cách để xác minh cơ chế theo đó phiếu bầu của người dùng có thể được tổng hợp và xuất bản trên chuỗi, và không chỉ bao gồm các giao dịch, còn làm cho chuỗi trở nên hữu ích.

Một khoảng thời gian bao gồm 32 khe thời gian (tức là 6,4 phút). Trong một khoảng thời gian, chuỗi đèn hiệu thực hiện tất cả các phép tính sau đây liên quan đến chuỗi bảo trì, bao gồm: hợp lý hóa và hoàn thiện các khối mới, đưa ra phần thưởng và hình phạt cho người xác nhận.

Chúng tôi đã đề cập trong bài viết đầu tiên của loạt bài này rằng những người xác nhận sẽ được phân công vào các ủy ban khác nhau để thực hiện công việc. Sau đó, tại bất kỳ thời điểm nào, sẽ có một người xác thực vừa là thành viên của ủy ban chuỗi beacon vừa là thành viên của một ủy ban chuỗi phân đoạn nhất định; mỗi người xác thực phải gửi một tin nhắn nhân chứng một lần trong một khoảng thời gian - để bỏ phiếu Khối chuỗi beacon được đề xuất.

Mô hình bảo mật đồng thuận phân mảnh của Eth2 dựa trên khái niệm rằng ủy ban ở một mức độ nào đó là toàn bộ tập hợp các trình xác thực trình bày thống kê chính xác.

Ví dụ: nếu 33% trong toàn bộ bộ trình xác thực là độc hại thì họ có thể tham gia vào cùng một ủy ban. Đó là nó.

Vì vậy, chúng ta cần đảm bảo điều đó không xảy ra. Nói cách khác, điều chúng tôi cần đảm bảo là nếu 33% người xác thực là độc hại thì chỉ có khoảng 33% người xác thực trong một ủy ban là độc hại.

Chúng tôi cần hai sáng kiến để đạt được điều này:

1. Đảm bảo rằng việc phân bổ người xác nhận của ủy ban là ngẫu nhiên

2. Có một số ủy ban Yêu cầu tối thiểu

Ví dụ: nếu một ủy ban bao gồm 128 người xác nhận được chọn ngẫu nhiên, thì một cuộc tấn công sẽ kiểm soát 1/3 số người xác nhận trong toàn bộ mạng. Xác suất việc ai đó có thể kiểm soát 2/3 quyền lực xác nhận của một ủy ban là rất rất nhỏ (xác suất dưới 2^-40).

Toàn diện

Phiếu bầu do người xác thực gửi được gọi là "tin nhắn nhân chứng". Thông điệp nhân chứng bao gồm một số phần:

Một cuộc bỏ phiếu cho khối ở đầu chuỗi đèn hiệu

Bỏ phiếu về các khối Beacon hợp lý/các khối chuỗi Beacon xác định

Bỏ phiếu về trạng thái mới nhất của chuỗi phân đoạn

Tất cả những người đồng ý với cuộc bỏ phiếu Chữ ký của người xác minh

Bằng cách kết hợp càng nhiều phần càng tốt vào thông báo của nhân chứng, hiệu quả tổng thể của hệ thống sẽ tăng lên sẽ được cải thiện Cải thiện, vì khi kiểm tra chữ ký của người xác minh, không còn cần thiết phải xác minh riêng phiếu bầu cho khối chuỗi beacon và phiếu bầu cho khối chuỗi phân đoạn. Nút chỉ cần thực hiện tính toán dựa trên thông báo nhân chứng để biết thông tin. Trạng thái của khối chuỗi tiêu chuẩn và trạng thái của từng chuỗi phân đoạn.

Nếu mỗi người xác thực gửi thông báo làm chứng của riêng mình và mỗi thông báo làm chứng cần được tất cả các nút khác xác minh độc lập thì chi phí chung của Các nút Eth2 có thể trở nên rất lớn. Đây là lý do tại sao chúng ta cần "công nghệ tổng hợp".

Thông điệp nhân chứng được thiết kế để có thể dễ dàng kết hợp, vì vậy nếu hai hoặc nhiều người xác nhận thực hiện cùng một phiếu bầu, thì bạn có thể sử dụng một nhân chứng để tổng hợp phiếu bầu của họ, chỉ cần ghép các trường chữ ký lại với nhau. Đây chính là ý nghĩa của "tổng hợp".

Các phiếu bầu của ủy ban về cơ bản cũng dễ tổng hợp vì những người xác thực này đều được chỉ định cho cùng một phân đoạn, vì vậy các phân đoạn Bỏ phiếu cho trạng thái phân đoạn và việc bỏ phiếu cho các khối Beacon Chain có thể giống nhau. Đây là cách Eth2 mở rộng quy mô thông lượng khi số lượng trình xác nhận tăng lên. Bằng cách chia người xác nhận thành các ủy ban, người xác thực sẽ chỉ cần quan tâm đến các thành viên trong ủy ban của họ và chỉ cần kiểm tra một số lượng rất nhỏ các tin nhắn nhân chứng tổng hợp từ các ủy ban khác.

Tập hợp chữ ký

Eth2 sử dụng sơ đồ chữ ký BLS - một sơ đồ được xác định trên nhiều đường cong elip và thân thiện với việc tổng hợp chữ ký. Trên đường cong được chọn theo lược đồ, kích thước của một chữ ký đơn là 96 byte.

Nếu 10% tổng số ETH tham gia đặt cược, Eth2 sẽ có khoảng 350.000 trình xác thực. Điều này có nghĩa là kích thước của dữ liệu chữ ký được tạo trong một kỷ nguyên có thể đạt tới 33,6 MB, tức là 7,6 GB trong một ngày. Sau đó, chỉ trong 133 ngày, dữ liệu chữ ký sẽ vượt quá 1 TB.

Giải pháp là chữ ký BLS có thể được tổng hợp. Nếu Alice gửi chữ ký A và Bob gửi chữ ký B cho cùng một dữ liệu thì chỉ cần lưu C = A+B để xác minh chữ ký của Alice và Bob. Sử dụng công nghệ tổng hợp chữ ký, toàn bộ ủy ban xác minh có thể được tổng hợp thành một chữ ký. Điều này làm giảm yêu cầu lưu trữ dữ liệu chữ ký xuống còn 2 MB mỗi ngày.

Tóm tắt

Thiết kế chỉ định người xác thực cho các ủy ban khác nhau giúp giảm khối lượng công việc cần thiết để xác minh Eth2 xuống nhiều bậc độ lớn.

Đối với một nút muốn xác minh chuỗi báo hiệu và tất cả các chuỗi phân đoạn, tất cả những gì nút đó phải làm là giám sát các thông báo của Nhân chứng tổng hợp từ một ủy ban chỉ cần biết trạng thái của từng chuỗi phân đoạn và ý kiến của mỗi người xác nhận về khối nào thuộc/không thuộc chuỗi Beacon chính.

Do đó, cơ chế ủy ban giúp Eth2 đạt được hai mục tiêu thiết kế chính: chỉ máy tính xách tay ở cấp độ người tiêu dùng mới có thể tham gia vào mạng Eth2 và hỗ trợ Càng nhiều người xác nhận càng tốt để đạt được sự phân quyền nhiều nhất có thể.

Hãy trình bày bằng số: hầu hết các giao thức bằng chứng cổ phần có khả năng chịu lỗi của Byzantine chỉ có thể hỗ trợ hàng chục trình xác thực (trong một số trường hợp có thể hỗ trợ hàng trăm trình xác thực), nhưng Eth2 có thể hỗ trợ hàng trăm nghìn trình xác thực đồng thời góp phần bảo mật hệ thống mà không làm giảm độ trễ thực thi và thông lượng.

(End)

Liên kết gốc: https://blog.ethereum.org/2020/03/27 /sharding-consensus/
Tác giả: Carl Beekhuizen
Dịch: Ajian

Nguồn link:https:// / ethfans.org/posts/Validated-Stake-on-eth2-3-sharding-consensus