Le 15 septembre 2022, la blockchain Ethereum a réalisé sa plus importante fusion en sept ans, en passant du mécanisme de consensus PoW au mécanisme PoS. Outre la réduction de la consommation d'énergie et l'abaissement des barrières à l'entrée, certains craignent que le mécanisme de consensus du PoS n'entraîne un contrôle plus centralisé du réseau, car le PoS accordera davantage de droits de vote aux personnes qui détiennent un grand nombre d'actions. Par conséquent, une fois la mise à niveau terminée, les développeurs devront participer au développement et aux essais afin de minimiser les défaillances potentielles du réseau, d'améliorer la décentralisation et de faire évoluer le réseau autant que possible.

La feuille de route d'Ethereum montre que la technologie de vérification distribuée sera le prochain développement clé après la fusion. Selon le dernier rapport de Messari, le DVT peut améliorer la sécurité des validateurs et pourrait devenir l'une des avancées du réseau Ethereum.

Qu'est-ce que la TVP ?

La technologie du validateur distribué (DVT) est similaire au vote par consensus multi-signatures. Il permet aux validateurs PoS Ethereum d'opérer sur plusieurs nœuds ou machines, permettant aux validateurs de voter sur plusieurs nœuds en faveur d'Ethereum. L'objectif principal de cette technologie est de vérifier ses opérations distribuées. Initialement présenté dans un document de recherche par des membres de la Fondation Ethereum, il était à l'origine désigné sous le nom de SSV. Avec une configuration 3 sur 4 (expliquée conceptuellement ci-dessous), la DVT permet à des individus, des groupes ou des communautés de nœuds de collaborer et de former un validateur unique. Le DVT améliore la tolérance aux pannes en introduisant une couche tolérante aux pannes pour le vérificateur. Au cours du processus de vérification, si un certain nœud tombe en panne, le vérificateur peut continuer à fonctionner, ce qui élimine le risque de défaillance d'un point unique, de pénalité de double signature et de pénalité de fourche.

Concepts apparentés

Consensus : Les responsabilités d'un validateur unique sont attribuées à plusieurs co-valideurs, et la signature d'un message exige que les co-valideurs parviennent à un consensus par le biais d'un vote,

Signature à seuil M de N : La clé privée du vérificateur est divisée en N parts, et chaque vérificateur détient 1/N. Lorsque M validateurs parviennent à un consensus et signent, le processus de signature est terminé.

Principe de fonctionnement

Le DVT se compose de quatre éléments clés : la génération de clés distribuées, le partage de clés Shamir pour les signatures BLS, le calcul multipartite sécurisé et la couche de consensus DVT BFT.

Génération de clés distribuées (DKG) : Les clés privées cryptées sont réparties entre tous les participants, ce qui empêche une partie de contrôler directement l'ensemble de la clé privée.

Partage de la clé privée de Shamir : Le partage de clé privée signifie que la clé privée est divisée et distribuée à différents participants. Si la clé privée doit être réinitialisée, un seuil de parts prédéfini doit être combiné (par exemple, 3 parts sur 4).

Calcul multipartite (MPC) : Le calcul multipartite est l'élément le plus critique de la technologie des validateurs distribués. Grâce au calcul échelonné, les opérateurs peuvent utiliser leur part de clé privée pour signer des messages et effectuer des calculs sans avoir à les recréer sur un seul appareil. L'informatique multipartite permet aux opérateurs de coordonner en toute sécurité les clés de manière distribuée sur différentes machines, ce qui permet de générer et de reconstruire des clés.

Consensus atteint : La tolérance aux pannes est obtenue grâce à l'algorithme de consensus entre les nœuds de balise du système de signature à seuil. Une fois que le validateur ETH est connecté au nœud Beacon, un consensus peut être atteint.

Comme le montre la figure ci-dessus, l'opérateur DVT calcule d'abord le processus de génération d'une clé publique partagée et d'une clé privée de cryptage. Ensuite, la clé privée est divisée et partagée avec différents participants, tout en distribuant le partage de la clé privée à l'opérateur. Ensuite, l'opérateur effectue des calculs multipartites pour sélectionner au hasard un nœud de vérification (qui partagera des informations avec d'autres nœuds). Une fois que les vérificateurs participants ont passé avec succès le seuil de certification prédéfini, un consensus peut être atteint.

Pourquoi la DVT est-elle nécessaire ?

La DVT est conçue pour résoudre les nombreux problèmes qui se posent après la fusion, parmi lesquels la centralisation est la principale menace à laquelle il faut faire face. En outre, sous l'influence des règles du protocole, les dommages causés aux actifs des validateurs et le déclin de la stabilité écologique d'Ethereum sont également des problèmes qui doivent être résolus d'urgence.

Risque de centralisation

Selon les règles d'Ethereum, les utilisateurs qui détiennent moins de 32 ETH ne peuvent pas maintenir les validateurs. Pour ces utilisateurs, les services de jalonnement sont la seule solution, ce qui entraîne le stockage d'un grand nombre de crypto-actifs sur des bourses centralisées. Lido Finance, le plus grand service de mise en jeu d'Ethereum, a déposé plus de 4 millions d'ETH, ce qui représente 32 % du montant total des crypto-actifs mis en jeu. Lorsque de grandes quantités de crypto-actifs sont déposées dans des bourses, cela pose des risques pour l'écosystème Ethereum, tels que des attaques de pirates informatiques, des systèmes de censure déraisonnables et des erreurs techniques, ce qui entraîne des risques de centralisation.

Point de défaillance unique

Les clés privées sont essentielles pour les validateurs indépendants. Si une clé privée est perdue ou oubliée, les actifs deviennent inaccessibles. Après la fusion, les règles du protocole de PoS interdisent la redondance, ce qui permet à chaque validateur de ne signer qu'un seul validateur. Cela signifie qu'en cas de problèmes tels qu'une panne de nœud ou une attaque de pirates informatiques, un validateur à nœud unique dépourvu de protection contre les pannes peut entraîner la défaillance du validateur. En conséquence, les actifs sont directement affectés, et la stabilité globale d'Ethereum s'en trouve renforcée.

Double peine de signature

Si un validateur utilise la même clé pour signer plusieurs fois et qu'il est hors ligne en raison de problèmes tels qu'une panne de réseau ou une panne du nuage, l'utilisateur perdra une partie du montant mis en jeu.

Peine de fourchette

Dans le cadre du système PoS, après la défaillance du nœud Beacon connecté au validateur, une fourche est établie. Mais dans ce cas, si le vérificateur est affecté et est considéré comme hors ligne, il sera tout de même sanctionné.

Les conséquences de la centralisation et de la centralisation sont contraires à l'objectif de la blockchain, et les menaces de sécurité et les pénalités sur les actifs peuvent avoir un impact négatif. Pour résoudre ce dilemme, la technologie des validateurs distribués a vu le jour.

Quel est le potentiel de développement de la DVT ?

Afin d'améliorer la décentralisation, la sécurité et l'efficacité opérationnelle d'Ethereum, DVT a suscité de grandes attentes de la part des professionnels du secteur.

Avantage

Le DVT, en tant que validateur fonctionnant comme une grappe de nœuds, est plus flexible et présente moins de risques, ce qui peut améliorer la stabilité du jalonnement.

Pour les grands validateurs, DVT assure une haute disponibilité et réduit les coûts d'infrastructure. L'amélioration de la redondance et la réduction du risque de réduction permettent à un nombre réduit de validateurs de faire fonctionner davantage de nœuds, ce qui se traduit par une réduction des coûts de matériel. En outre, le DVT permet aux clients de configurer et d'exécuter des adresses sur plusieurs nœuds, ce qui réduit le risque de défaillance d'une seule adresse ou d'un seul client.

Pour les petits validateurs, la DVT peut fournir un niveau de protection comparable à celui des validateurs plus importants. En utilisant la DVT, les petits validateurs peuvent atteindre une efficacité similaire à celle des grands validateurs. En outre, le DVT réduit les besoins en ETH pour les nœuds en fonctionnement, ce qui permet aux utilisateurs de participer au jalonnement de la communauté ou d'utiliser un pool ou un validateur familial pour la validation.

Pour les protocoles de mise en jeu de la liquidité, le DVT peut accroître l'efficacité, réduire les risques et permettre aux opérateurs de participer. Grâce à la redondance du réseau, DVT ne dépend plus d'un seul opérateur, ce qui peut entraîner des temps d'arrêt. En outre, les opérateurs peuvent s'organiser en différents groupes, ce qui améliore les performances du protocole de jalonnement.

Cas d'utilisation

Application dans les staking pools décentralisés : Grâce à la DVT, les staking pools peuvent passer à un modèle décentralisé, ce qui permet de réduire les pénalités et les coupures en réduisant les temps d'arrêt.

Les fournisseurs d'infrastructure : Grâce au DVT, les fournisseurs d'infrastructure peuvent mettre en place une redondance active-active des clusters, ce qui leur permet de bénéficier d'une plus grande souplesse en matière de déploiement et de configuration. Auparavant, pour permettre le jalonnement individuel ou institutionnel, les fournisseurs d'infrastructure devaient fournir des solutions redondantes pour les institutions dans une configuration active-passive. La redondance active-active peut désormais créer une tolérance aux pannes en répartissant les validateurs sur plusieurs machines dans le but de garantir que les systèmes redondants puissent toujours fonctionner.

Mettez en place des validateurs indépendants : Avec DVT, les validateurs peuvent répartir le pouvoir de signature entre plusieurs nœuds dans le cadre d'une redondance de grappe active-active, ce qui réduit le risque d'échec des signatures et les pénalités dues aux temps d'arrêt, à la double signature, etc.

Projets connexes

Depuis la proposition de DVT, le réseau Obol et le réseau SSV ont tous deux développé des projets basés sur la DVT.

1. Réseau Obol

Obol Network a lancé le client plug-in Charon pour permettre le DVT, qui peut fonctionner de manière distribuée et tolérante aux pannes. En adaptant la technologie DVT, Obol introduit la redondance active-active pour pallier les insuffisances d'un système actif-passif. Au lieu de fonctionner sur une seule machine, le validateur fonctionne sur plusieurs machines afin de créer une tolérance aux pannes, en tolérant les défaillances partielles des nœuds. En communiquant et en parvenant à un consensus, plusieurs clients Charon agissent ensemble pour simuler un validateur unifié. Charon permet ainsi aux validateurs d'être utilisés par n'importe quel client qui prend en charge l'API HTTP de la norme Beacon Chain et qui dispose d'une infrastructure de signature à distance. Pour les validateurs, Charon constitue donc un moyen plus facile d'adoption.

Dans le cadre de son développement futur, Obol Labs continuera à se concentrer sur la DVT et à promouvoir son application à la cryptographie appliquée et à la cryptoéconomie.

2. Réseau SSV

SSV Network a introduit une couche d'infrastructure de réseau pour le jalonnement décentralisé. Dans le modèle SSV, chaque validateur doit sélectionner 4 nœuds du réseau de l'opérateur pour le vote multi-signature. Le réseau se compose de deux couches : la couche réseau SSV peer-to-peer (P2P) et la couche contrat Ethereum pour la gouvernance du réseau. La couche P2P lit principalement la liste des opérateurs et l'allocation des fonds propres du validateur à partir du contrat intelligent pour faire fonctionner le validateur. La couche contrat est chargée d'ajouter des opérateurs, de les créer et d'allouer des actifs sur la base du classement et de l'évaluation des opérateurs DVT.

Actuellement, le réseau SSV a financé de nombreux projets qui utilisent le DVT. À l'avenir, le réseau continuera à se concentrer sur le développement d'applications utilisant l'infrastructure décentralisée Ethereum staking.

Conclusion

Pour les utilisateurs, le DVT résout de nombreux problèmes liés au jalonnement et abaisse la barrière d'entrée pour les personnes ordinaires. Pour les développeurs, la DVT présente également des avantages significatifs. Avec le DVT, les institutions ou les validateurs indépendants peuvent bénéficier de la sécurité et de la flexibilité du protocole, profiter de configurations redondantes actives-actives et diversifier les opérations en fonction de divers facteurs. Dans un avenir proche, nous pouvons nous attendre à ce que le DVT renforce le staking, permettant des configurations de nœuds de validation complémentaires et un travail collaboratif pour parvenir à un Ethereum véritablement décentralisé.

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