एथेरियम प्रोटोकॉल प्रौद्योगिकी उन्नयन की संभावनाओं का विश्लेषण (1): मर्ज

इस साल अक्टूबर से, एथेरियम के सह-संस्थापक विटालिक ब्यूटेरिन ने एथेरियम प्रोटोकॉल की भविष्य की संभावनाओं पर लेखों की एक श्रृंखला प्रकाशित की है, जिसमें एथेरियम विकास रोडमैप के छह भाग शामिल हैं: द मर्ज, द सर्ज, द स्कॉर्ज, द वर्ज, द पर्ज और द स्प्लर्ज। यह लेख रोडमैप के पहले भाग (मर्ज) की व्याख्या करेगा, यह पता लगाएगा कि PoS के अन्य तकनीकी डिज़ाइनों में क्या सुधार किया जा सकता है, और इन सुधारों को कैसे प्राप्त किया जाए।

विटालिक का मानना है कि यह विलय एथेरियम प्रोटोकॉल के लॉन्च के बाद से इसके इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण घटना को दर्शाता है: PoW प्रूफ ऑफ वर्क से PoS प्रूफ ऑफ इक्विटी में संक्रमण। आज, एथेरियम लगभग दो वर्षों से एक स्थिर और चालू PoS सिस्टम रहा है, और इस प्रूफ ऑफ इक्विटी ने स्थिरता, प्रदर्शन और केंद्रीकरण जोखिमों से बचने के मामले में बहुत अच्छा प्रदर्शन किया है। हालाँकि, प्रूफ ऑफ इक्विटी में सुधार के लिए अभी भी कुछ महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं।

Ethereum’s 2023 roadmap breaks it down into several parts: improvements to technical features (such as stability, performance, and accessibility to smaller validators), and economic changes to address centralization risks. According to Vitalik, this article is not an exhaustive list of improvements to proof of stake, but more of an idea that is being actively considered.

The मुख्य विलय के उद्देश्य निम्नानुसार हैं:

1. सिंगल स्लॉट फाइनलिटी (SSF): आम तौर पर एक एथेरियम ब्लॉक को अंतिम रूप देने में लगभग 15 मिनट लगते हैं। हालाँकि, ब्लॉक को सत्यापित करने के लिए एथेरियम के सर्वसम्मति तंत्र की दक्षता में सुधार करके अंतिम रूप देने के लिए आवश्यक समय को काफी कम किया जा सकता है। 15 मिनट तक प्रतीक्षा किए बिना एक ही समय स्लॉट में ब्लॉक प्रस्तावित और अंतिम रूप दिए जा सकते हैं।

2. विकेंद्रीकरण बनाए रखते हुए लेनदेन की यथाशीघ्र पुष्टि करें और उसे पूरा करें

3. व्यक्तिगत स्टेकरों के लिए स्टेकिंग की व्यवहार्यता में सुधार करना

4. मजबूती में सुधार

5. Improve Ethereum’s resistance and recovery capabilities to 51% attacks (including finality reversal, finality blocking, and censorship)

एकल-स्लॉट अंतिमता और स्टेकिंग का लोकतंत्रीकरण

वर्तमान में, एक ब्लॉक को पूरा करने में 2-3 युग (लगभग 15 मिनट) लगते हैं, और स्टेकर बनने के लिए 32 ETH की आवश्यकता होती है। यह मूल रूप से तीन लक्ष्यों के बीच संतुलन बनाने के लिए एक समझौता था:

- स्टेकिंग में भाग लेने वाले सत्यापनकर्ताओं की संख्या को अधिकतम करें (स्टेकिंग के लिए आवश्यक ETH को न्यूनतम करें);

– अंतिम समय को न्यूनतम करना;

– नोड चलाने के ओवरहेड को न्यूनतम करें।

ये तीनों लक्ष्य एक दूसरे के साथ संघर्ष में हैं: आर्थिक अंतिमता प्राप्त करने के लिए (यानी एक हमलावर को अंतिम ब्लॉक को वापस करने के लिए बड़ी मात्रा में ETH को नष्ट करने की आवश्यकता होती है), प्रत्येक सत्यापनकर्ता को प्रत्येक अंतिमकरण के लिए दो संदेशों पर हस्ताक्षर करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, यदि बड़ी संख्या में सत्यापनकर्ता हैं, तो सभी हस्ताक्षरों को संसाधित करने में या तो लंबा समय लगेगा, या एक ही समय में सभी हस्ताक्षरों को संसाधित करने के लिए बहुत शक्तिशाली नोड्स की आवश्यकता होगी।

It all hinges on one key goal of Ethereum: ensuring that even a successful attack is costly for the attacker. This is what the term “economic finality” means.

इसके विपरीत उदाहरण भी हैं, और ब्लॉकचेन जिनमें आर्थिक अंतिमता नहीं होती (जैसे कि एल्गोरैंड) प्रत्येक समय स्लॉट को अंतिम रूप देने के लिए एक समिति का यादृच्छिक रूप से चयन करके इस समस्या को हल करते हैं। लेकिन इस पद्धति के साथ समस्या यह है कि यदि हमलावर सत्यापनकर्ताओं के 51% को नियंत्रित करता है, तो हमले की लागत बेहद कम है: समिति में केवल कुछ नोड्स को हमले में भाग लेने के रूप में पहचाना जाएगा और दंडित किया जाएगा। इसका मतलब है कि हमलावर बार-बार चेन पर कई बार हमला कर सकता है।

इसलिए, यदि एथेरियम आर्थिक अंतिमता प्राप्त करना चाहता है, तो एक सरल समिति-आधारित दृष्टिकोण काम नहीं करेगा, और सत्यापनकर्ताओं के पूरे समूह की भागीदारी की आवश्यकता होगी।

आदर्श रूप से, इथेरियम आर्थिक अंतिमता को संरक्षित करते हुए दो तरीकों से यथास्थिति में सुधार करना चाहेगा:

1. ब्लॉकों को एक स्लॉट में अंतिम रूप दें (आदर्श रूप से, 15 मिनट के बजाय 12 सेकंड की वर्तमान लंबाई को बनाए रखें या कम करें)

2. सत्यापनकर्ताओं को 1 ETH (32 ETH से 1 ETH तक) के साथ स्टेक करने की अनुमति दें

पहला यह सुनिश्चित करता है कि सभी एथेरियम उपयोगकर्ता अंतिमता के माध्यम से प्राप्त उच्च स्तर की सुरक्षा से लाभान्वित हों। आज, अधिकांश उपयोगकर्ता इस सुरक्षा का आनंद नहीं ले सकते क्योंकि वे 15 मिनट तक प्रतीक्षा करने के लिए तैयार नहीं हैं; सिंगल-स्लॉट अंतिमता के साथ, उपयोगकर्ता लेनदेन की पुष्टि होने के तुरंत बाद लेनदेन के अंतिम रूप को देख सकते हैं। दूसरा, यदि उपयोगकर्ताओं और अनुप्रयोगों को चेन रोलबैक की संभावना के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है, तो यह प्रोटोकॉल और आसपास के बुनियादी ढांचे को सरल बनाता है।

दूसरा बिंदु सोलो स्टेकर्स का समर्थन करना है। कई सर्वेक्षणों के अनुसार, सोलो स्टेकिंग को रोकने वाला मुख्य कारक 32 ETH न्यूनतम है। न्यूनतम सीमा को घटाकर 1 ETH करने से यह समस्या हल हो जाएगी।

यहाँ एक चुनौती है: तेज़ फ़ाइनलिटी और ज़्यादा लोकतांत्रिक स्टेकिंग के लक्ष्य ओवरहेड को कम करने के लक्ष्य से टकराते हैं। वास्तव में, यही कारण है कि एथेरियम ने पहले स्थान पर सिंगल-स्लॉट फ़ाइनलिटी को नहीं अपनाया। हालाँकि, हाल के शोध ने इस समस्या के कुछ संभावित समाधान सुझाए हैं।

काम के सिद्धांत:

सिंगल-स्लॉट फाइनलिटी में एक सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म का उपयोग करना शामिल है जो एक स्लॉट के भीतर ब्लॉक को अंतिम रूप देता है। यह अपने आप में एक कठिन लक्ष्य नहीं है, और कई एल्गोरिदम (जैसे टेंडरमिंट सर्वसम्मति) पहले से ही इसे प्राप्त करते हैं।

एथेरियम का एक वांछनीय गुण निष्क्रियता रिसाव है: यह गुण ब्लॉकचेन को काम करना जारी रखने और अंततः ठीक होने की अनुमति देता है, भले ही 1/3 से अधिक सत्यापनकर्ता ऑफ़लाइन हो जाएं।

एकल-स्लॉट नियतात्मक प्रस्ताव

इस समस्या के कई प्रमुख समाधान हैं कि कैसे एकल-स्लॉट अंतिमता को अत्यधिक उच्च नोड ऑपरेटर ओवरहेड के बिना बहुत अधिक सत्यापनकर्ता गणना पर काम करना चाहिए:

विकल्प एक है बलपूर्वक बल प्रयोग करके बेहतर हस्ताक्षर एकत्रीकरण प्रोटोकॉल लागू करना, संभवतः ZK-SNARKs का उपयोग करके, जिससे एक ही समय स्लॉट में लाखों सत्यापनकर्ताओं के हस्ताक्षरों को संसाधित करना संभव हो जाएगा। उदाहरण के लिए, हॉर्न एक बेहतर एकत्रीकरण प्रोटोकॉल डिज़ाइन करने के लिए आगे रखे गए प्रस्तावों में से एक है।

दूसरा विकल्प ऑर्बिट कमेटी है, जो एक नया तंत्र है जो यादृच्छिक रूप से चयनित मध्यम आकार की समितियों को श्रृंखला अंतिमता के लिए जिम्मेदार बनाता है, लेकिन हमले की लागत विशेषताओं को बरकरार रखता है। ऑर्बिट सत्यापनकर्ता जमा आकारों में पहले से मौजूद विविधता का फायदा उठाता है ताकि सबसे बड़ी संभव आर्थिक अंतिमता प्राप्त की जा सके जबकि अभी भी छोटे सत्यापनकर्ताओं को एक मिलान भूमिका दी जा सके।

As shown in the figure below, between the range x = 0 (Algorand committee, no economic finality) to x = 1 (Ethereum’s status quo) — Orbit SSF carves out a middle ground:

1. बुराई करने की कीमत अभी भी बहुत अधिक है, जो अत्यधिक सुरक्षा सुनिश्चित करती है;

2. लेकिन साथ ही, प्रत्येक टाइम स्लॉट में भाग लेने के लिए सत्यापनकर्ताओं के केवल एक मध्यम आकार के यादृच्छिक नमूने की आवश्यकता होती है, जिससे नोड्स पर बोझ कम हो जाता है।

विकल्प तीन दोहरी स्टेकिंग है, जिसमें स्टेकर के दो वर्ग होते हैं, एक उच्च जमा आवश्यकता वाला और दूसरा कम जमा आवश्यकता वाला। केवल उच्च जमा आवश्यकता वाला स्तर ही आर्थिक अंतिमता प्रदान करने में सीधे भाग लेगा। निम्न स्तर की जमाराशियों की ज़िम्मेदारियाँ क्या होनी चाहिए, इस बारे में विभिन्न प्रस्ताव बनाए गए हैं, जिनमें शामिल हैं:

– अधिक वरिष्ठ हितधारक को हिस्सेदारी सौंपने का अधिकार;

-प्रत्येक ब्लॉक को सत्यापित करने और अंतिम रूप देने के लिए निम्न-स्तरीय स्टेकर्स का यादृच्छिक चयन करें;

-सूचियों आदि में शामिल करने के लिए अधिकार उत्पन्न करना।

As for Ethereum’s security experience and staking centralization, each solution has its pros and cons and trade-offs: brute force cracking can solve the problem, but it requires aggregating a large number of signatures in a very short period of time, which is technically very difficult; the Orbit Committee needs to verify its security and features, and formalize and implement them; the two-layer staking mechanism faces centralization risks, which largely depend on the specific rights obtained by the low-staking layer.

In addition to single-slot finality, single secret leader election is also an important issue in Ethereum’s proof-of-stake system. Today, it is known in advance which validator will propose the next block, which creates a security vulnerability where an attacker can monitor the network, determine which validators correspond to which IP addresses, and launch a DoS attack on the validator when it is about to propose a block.

इस समस्या को हल करने का सबसे अच्छा तरीका यह है कि यह जानकारी छिपा दी जाए कि कौन सा सत्यापनकर्ता अगला ब्लॉक उत्पन्न करेगा, कम से कम तब तक जब तक कि ब्लॉक वास्तव में उत्पन्न न हो जाए।

एकल गुप्त नेता का चुनाव

वर्तमान में, यह पहले से ही ज्ञात होता है कि कौन सा सत्यापनकर्ता अगला ब्लॉक प्रस्तावित करेगा, जिससे सुरक्षा भेद्यता उत्पन्न होती है: हमलावर नेटवर्क की निगरानी कर सकता है, यह निर्धारित कर सकता है कि कौन सा सत्यापनकर्ता किस IP पते से मेल खाता है, तथा जब सत्यापनकर्ता ब्लॉक प्रस्तावित करने वाला हो, तो उस पर DoS हमला कर सकता है।

एकल गुप्त नेता चुनाव प्रोटोकॉल कुछ का उपयोग करके इस समस्या को हल करता है क्रिप्टोgraphic techniques to create a “blind” validator ID for each validator, and then giving many proposers the opportunity to shuffle and re-blind the pool of blinded IDs.

हालाँकि, पर्याप्त रूप से सरल एकल गुप्त नेता चुनाव प्रोटोकॉल को लागू करना कोई आसान काम नहीं है।

एथेरियम प्रोटोकॉल की सरलता सर्वोपरि है, और हम इसमें और जटिलता नहीं जोड़ना चाहते। रिंग सिग्नेचर का उपयोग करके सरलीकृत SSLE विनिर्देश कोड की केवल कुछ सौ पंक्तियाँ हैं और जटिल क्रिप्टोग्राफी में नई धारणाएँ पेश करता है।

There is also the question of how to achieve sufficiently efficient quantum-resistant SSLE. It may eventually be the case that the “marginal additional complexity” of SSLE will only drop to a sufficiently low level if we dare to try for other reasons and introduce a mechanism for performing general zero-knowledge proofs in the Ethereum protocol at L1.

इसके अलावा, तेजी से लेनदेन की पुष्टि भी उन समस्याओं में से एक है जिसे एथेरियम प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम को हल करने की आवश्यकता है।

There is value in further reducing Ethereum’s transaction confirmation time (from 12 seconds to 4 seconds). Doing so would significantly improve the user experience of L1 and rollups while making DeFi protocols more efficient. It would also make L2 more decentralized as it would allow a large number of L2 applications to operate on rollups, reducing the need for L2 to build its own committee-based decentralized ordering.

दो सामान्य तकनीकें हैं: स्लॉट समय को 8 सेकंड या 4 सेकंड तक कम करना; प्रस्तावकों को एक ही स्लॉट के दौरान पूर्व-पुष्टि जारी करने की अनुमति देना। हालाँकि, यह स्पष्ट नहीं है कि स्लॉट समय को छोटा करना कितना व्यवहार्य है।

आज भी, दुनिया के कई हिस्सों में स्टेकर्स के लिए जल्दी से जल्दी सत्यापन प्राप्त करना मुश्किल है। 4 सेकंड के स्लॉट समय के प्रयास से सत्यापनकर्ता केंद्रीकरण का जोखिम होता है, और विलंबता कुछ भौगोलिक रूप से लाभप्रद क्षेत्रों के बाहर सत्यापनकर्ता बनना अव्यावहारिक बना देती है।

प्रस्तावक पूर्व-पुष्टि दृष्टिकोण की कमज़ोरी यह है कि यह औसत समावेशन समय को काफ़ी हद तक बेहतर कर सकता है, लेकिन सबसे खराब स्थिति को नहीं। इसके अलावा, यह एक खुला सवाल है कि पूर्व-पुष्टि को कैसे प्रोत्साहित किया जाए।

भविष्य में क्वांटम कंप्यूटिंग के संभावित खतरों के मद्देनजर, एथेरियम को क्वांटम-प्रतिरोधी विकल्पों को सक्रिय रूप से विकसित करने की आवश्यकता है। एथेरियम प्रोटोकॉल का हर हिस्सा जो वर्तमान में एलिप्टिक कर्व्स पर निर्भर करता है, उसे कुछ हैश-आधारित या अन्य क्वांटम-प्रतिरोधी विकल्प की आवश्यकता है। यह प्रूफ-ऑफ-स्टेक डिज़ाइन के आसपास प्रदर्शन मान्यताओं में रूढ़िवादिता को सही ठहराता है और क्वांटम-प्रतिरोधी विकल्पों को अधिक सक्रिय रूप से विकसित करने का एक कारण है।

सारांश

एथेरियम प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम तकनीकी विकास की राह पर चुनौतियों से भरा है। अकेले एथेरियम स्टेकिंग के लिए उच्च सीमा के कारण, लीडो के नेतृत्व में स्टेकिंग सेवा प्रदाता एथेरियम नोड स्टेकिंग के लिए पहली पसंद बन गए हैं, और दो-परत स्टेकिंग समाधान में केंद्रीकरण जोखिम की एक निश्चित डिग्री भी है। इन चुनौतियों का सामना करने के लिए, एकल-स्लॉट अंतिमता और स्टेकिंग लोकतंत्रीकरण, एकल गुप्त नेता चुनाव, तेज़ लेनदेन की पुष्टि, और क्वांटम हमले-प्रतिरोधी विकल्पों का विकास सभी महत्वपूर्ण मुद्दे हैं जिनसे एथेरियम को निपटने की आवश्यकता है।

Vitalik gave a comprehensive consideration to the “The Merge” upgrade and proposed as many technical solution combinations as possible. He discussed the design potential of Ethereum’s PoS technology and the currently possible technical upgrade paths.

तकनीकी उन्नयन की प्रक्रिया में, एथेरियम अभी भी लगातार खोज और नवाचार करने, विभिन्न तकनीकी समाधानों के बीच चयन करने और सबसे उपयुक्त विकास पथ खोजने और उच्च सुरक्षा, प्रदर्शन और विकेंद्रीकरण प्राप्त करने का प्रयास कर रहा है।

यह लेख इंटरनेट से लिया गया है: एथेरियम प्रोटोकॉल प्रौद्योगिकी उन्नयन की संभावनाओं का विश्लेषण (1): मर्ज

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Original title: The Road to Sui: The Journey That Got Me Here Original article by Adeniyi Abiodun and Mysten Labs Original translation: zhouzhou, BlockBeats Editor’s Note: Adeniyi Abiodun shares his personal experiences and discusses how they led to the creation of Mysten Labs. His team is made up of a group of experts with extensive experience in the blockchain field, especially in cryptocurrencies. Sui has a deep accumulation of experience in algorithm and system construction, and these people have brought him great confidence. Mysten Labs also plans to develop a global storage layer and network infrastructure in the future, while continuing to work towards realizing Sui’s vision. The following is the original content (for easier reading and understanding, the original content has been reorganized): Imagine this: your wife is in…