เทคโนโลยี Distributed Validator ยังมีความเกี่ยวข้องในปี 2024 หรือไม่?

“จะเกิดอะไรขึ้นถ้าการควบคุมและการรวมศูนย์เป็นแนวคิดที่มีข้อบกพร่องโดยพื้นฐาน?" ซาโตชิ นากาโมโตะ เคยเสนออย่างมีอุดมคติไว้ครั้งหนึ่ง “จะเกิดอะไรขึ้นถ้าในโลกแห่งความเป็นจริง สิ่งต่างๆ มักจะโน้มเอียงไปสู่การรวมศูนย์?" ทีมงานที่อยู่เบื้องหลัง Lido และ Geth Client ได้โต้แย้งในภายหลังโดยการดึงดูดกลุ่มผู้ที่ชื่นชอบคริปโตอย่างเป็นธรรมชาติ. 

ณ สิ้นเดือนพฤศจิกายน 2024, CoinGecko ระบุว่าปริมาณ Ether ทั้งหมดอยู่ที่ 120 ล้าน ETH. ตัวเลขนี้สะท้อนถึง Ether ทั้งหมดที่เคยถูกสร้างขึ้น โดยหักออกจากจำนวนที่ถูกเผาไปแล้ว. Dune Analytics บอกเราว่าสัดส่วนที่มากถึง 28.34% ของจำนวนนี้ ซึ่งรวมเป็น 34,747,040 ETH ถูกนำไปใช้ในการ staking. จากสัดส่วน 28.34% นี้, Lido จัดการ 27.99%.

ระดับความเข้มข้นของการแบ่งปันการลงทุนนี้ทำให้เกิดความกังวลที่ถูกต้องเกี่ยวกับความปลอดภัยและประสิทธิภาพของเครือข่าย ความผิดพลาดหรือการโจมตีที่อาจเกิดขึ้นกับโปรโตคอล Lido อาจทำให้การยืนยันบล็อกหยุดชะงักและส่งผลกระทบต่อเครือข่าย Ethereum ทั้งหมด จำนวนผู้ตรวจสอบที่ออกจากระบบในลักษณะนี้อาจส่งผลเสียต่อรางวัลและแม้แต่การลงทุนเริ่มต้นของผู้ใช้ได้เช่นกัน. 

Lido ได้แนะนำ เทคโนโลยีผู้ตรวจสอบแบบกระจาย (DVT) ผ่านผู้เล่นในตลาดบางราย เช่น Obol, SSV, และ SafeStake Pilot TestNet เพื่อกระจายคีย์ผู้ตรวจสอบไปยังโหนดหลายตัว และเพิ่มความปลอดภัยและการกระจายอำนาจ แต่ในขณะที่โปรโตคอลได้รับความนิยมใน DVT สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าคอนเซ็ปต์นี้เป็นผลมาจากความพยายามร่วมกันจากนักวิจัยและนักพัฒนาหลายคนในชุมชน Ethereum ทั้งหมด

มาดูวิธีการทำงานของ Ethereum อย่างใกล้ชิดเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไม DVT ถึงจำเป็นและมันจัดการกับความท้าทายในการรวมศูนย์ในทางปฏิบัติอย่างไร. 

ความเข้าใจเกี่ยวกับเทคโนโลยี Distributed Validator (DVT)

ทำไม Non-Distributive Validators บน Ethereum อาจเป็นภัยคุกคามต่อเครือข่าย

ในแง่ของการดำเนินงานที่ปลอดภัยบนบล็อกเชน คุณอาจทราบแล้วว่าวิธีการหรือโปรโตคอลที่แตกต่างกัน เช่น proof-of-stake (PoS), proof-of-work (PoW), proof-of-authority (PoA) เป็นต้น ทำหน้าที่คล้ายกันแต่ในบริบทที่แตกต่างกัน เป็นส่วนประกอบของกลไกฉันทามติ พวกเขาให้แน่ใจว่าผู้เข้าร่วมที่ซื่อสัตย์และถูกต้องตามกฎหมายเท่านั้นที่สามารถตรวจสอบธุรกรรมและเสนอบล็อกและรับรางวัลสำหรับการปฏิบัติหน้าที่ของพวกเขา Proof-of-stake (PoS) ซึ่ง Ethereum ใช้งานอยู่ เป็นโปรโตคอลหนึ่งที่มีอยู่

มันเป็นวิธีการที่ให้ validators แสดงว่าพวกเขาได้มอบสิ่งที่มีค่าให้กับเครือข่าย ซึ่งพวกเขาอาจสูญเสียได้หากพวกเขาทำตัวไม่ซื่อสัตย์ ในเวอร์ชันของ Ethereum ที่ใช้ proof-of-stake validators จะล็อก ETH ไว้ในสัญญาอัจฉริยะ จากนั้นพวกเขาจะต้องตรวจสอบว่าบล็อกใหม่ในเครือข่ายนั้นถูกต้องและบางครั้งสร้างและแบ่งปันบล็อกใหม่ด้วยตนเอง หาก validator พยายามโกง เช่น โดยการเสนอมากกว่าหนึ่งบล็อกเมื่อพวกเขาควรเสนอเพียงหนึ่งบล็อกหรือส่งข้อความที่ขัดแย้งกัน พวกเขาจะเสี่ยงที่จะสูญเสีย ETH ที่ถูกล็อกไว้บางส่วนหรือทั้งหมด 

ในการเป็น validator ตั้งแต่ปี 2024 ผู้ใช้ต้องฝาก 32 ETH ลงในสัญญาฝากและรันซอฟต์แวร์สามประเภท: client สำหรับการดำเนินการ, client สำหรับฉันทามติ และ client สำหรับ validator หลังจากฝาก ETH ของพวกเขาแล้ว พวกเขาจะเข้าสู่คิว ซึ่งควบคุมความเร็วที่ validators ใหม่สามารถเข้าร่วมได้ เมื่อเปิดใช้งาน validators จะได้รับบล็อกใหม่จากผู้ใช้ Ethereum คนอื่น ๆ พวกเขาจะตรวจสอบธุรกรรมในบล็อกเหล่านั้นอีกครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างถูกต้องและตรวจสอบลายเซ็นของบล็อก จากนั้น validator จะส่งการลงคะแนน (เรียกว่า attestation) เพื่ออนุมัติบล็อกทั่วทั้งเครือข่าย และเมื่อเวลาผ่านไปจะถูกเลือกแบบสุ่มเพื่อเสนอบล็อกใหม่ในช่องเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ความสุ่มนั้นมีน้ำหนักตามจำนวน ETH ที่ validator ได้ล็อกไว้ ซึ่งหมายความว่า validators ที่มีการล็อกมากกว่าจะมีโอกาสสูงกว่าในการถูกเลือกให้ผลิตบล็อก 

Validators ที่ถูกเลือกให้เสนอบล็อกใหม่จะได้รับรางวัลสำหรับการสร้างและเผยแพร่บล็อกนั้นไปยังเครือข่ายและการตรวจสอบและลงคะแนนในบล็อกที่เสนอโดยผู้อื่น ค่าธรรมเนียมธุรกรรมจะรวมอยู่ในรางวัลบล็อกควบคู่ไปกับรางวัลพื้นฐานสำหรับการเสนอและการรับรองบล็อก — และนี่คือวิธีการทำงานของ Ethereum โดยพื้นฐาน 

กล่าวได้ว่า ด้วยบริการต่าง ๆ เช่น Lido, Coinbase, Binance, Rocket Pool, Renzo, Everstake เป็นต้น ที่จัดการส่วนแบ่งที่สำคัญของ ETH ที่ถูกล็อก ปัญหาของจุดล้มเหลวเดียวจึงเกิดขึ้น หากมีบางอย่างผิดพลาดกับ Lido หรือ validators ของมัน เช่น การหยุดทำงาน, ข้อบกพร่องของซอฟต์แวร์ หรือการโจมตีทางไซเบอร์ มันอาจส่งผลกระทบต่อส่วนสำคัญของเครือข่าย Ethereum

วิธีการทำงานของตัวตรวจสอบที่กระจายอยู่เบื้องหลัง

ดูภาพด้านบนอย่างรวดเร็ว คุณจะเห็น Beacon Node ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของกลไกฉันทามติ Proof-of-Stake ของ Ethereum Beacon Nodes ทำหน้าที่ที่สำคัญ เช่น การจัดการทะเบียนผู้ตรวจสอบ การประสานงานการเสนอบล็อก และการรับรองการซิงโครไนซ์ทั่วทั้งเครือข่าย อย่างไรก็ตาม ผู้ตรวจสอบที่เชื่อมต่อกับ Beacon Nodes เหล่านี้คือผู้ที่ดำเนินการที่สำคัญ เช่น การลงนามในคำรับรองและการเสนอบล็อกใหม่

หากผู้โจมตีเข้าถึงกุญแจส่วนตัวของผู้ตรวจสอบได้ พวกเขาสามารถใช้มันในการลงนามข้อมูลที่เป็นอันตรายหรือขัดแย้ง หรือปลอมแปลงตัวผู้ตรวจสอบ เมื่อมีการกระจายลายเซ็นไปยังเครือข่าย มันจะกลายเป็นส่วนที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ของบัญชีแยกประเภทของ Ethereum การลงนามซ้ำโดยไม่ได้ตั้งใจหรือโดยเจตนาไม่สามารถย้อนกลับได้และส่งผลให้เกิดการลงโทษการตัดทอน ซึ่งอาจทำให้ผู้ตรวจสอบสูญเสียส่วนหนึ่งหรือทั้งหมดของ ETH ที่พวกเขาได้วางเดิมพัน

แม้ว่าจะมีช่องโหว่หลายประการ การจัดการกุญแจที่ไม่ดีมักจะเป็นจุดล้มเหลวที่สำคัญที่สุด เพื่อบรรเทาความเสี่ยงเหล่านี้ ผู้ตรวจสอบต้องนำแนวทางปฏิบัติด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดมาใช้: ใช้กระเป๋าเงินฮาร์ดแวร์หรือพื้นที่ปลอดภัยสำหรับการจัดการกุญแจ ใช้ซอฟต์แวร์ที่ป้องกันการลงนามซ้ำหรือบังคับใช้การตรวจสอบความปลอดภัย รักษากุญแจแยกสำหรับโหนดหลักและสำรองเพื่อหลีกเลี่ยงการลงนามซ้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ และกระจายการดำเนินงานของผู้ตรวจสอบไปยังการตั้งค่าอิสระแทนที่จะพึ่งพาผู้ตรวจสอบที่รวมศูนย์หรือกลุ่มการวางเดิมพัน

นี่นำเราไปสู่แกนหลักของสิ่งที่เรากำลังพูดคุยในวันนี้: สถาปัตยกรรม Ethereum ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับผู้ตรวจสอบที่กระจายอยู่

เมื่อมองไปที่แผนภาพสถาปัตยกรรมอย่างละเอียด คุณสามารถพูดได้ว่า Validator (V1-V4 พร้อมกับกุญแจที่เกี่ยวข้อง) ถูกกระจาย นี่คือเหตุผล:

1. กุญแจ (key₁, key₂, key₃, key₄) ที่แสดงที่ด้านล่างของแผนภาพพร้อมกับผู้ตรวจสอบที่เกี่ยวข้อง (V1-V4) บ่งชี้ว่ากุญแจของผู้ตรวจสอบเองกำลังถูกแบ่งและกระจายออกไป

2. "SSV" ใน SSV1-SSV4 ย่อมาจาก "Secret Shared Validator" ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อกระจายกุญแจของผู้ตรวจสอบไปยังผู้ดำเนินการหลายราย

3. การรวมลายเซ็น 3 จาก 4 ที่ท้ายแสดงให้เห็นว่าพลังการลงนามของผู้ตรวจสอบคือสิ่งที่ถูกกระจาย โดยต้องการ 3 จาก 4 ส่วนของกุญแจผู้ตรวจสอบที่กระจายเพื่อทำการลงนาม

4. Beacon Nodes ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อกับเครือข่าย Ethereum สำหรับแต่ละส่วนของผู้ตรวจสอบที่กระจายและช่วยในการซิงโครไนซ์เครือข่าย

เวทมนตร์ที่แท้จริงเกิดขึ้นในกลาง (ชั้น Consensus) - มันเหมือนกับโต๊ะกลมที่ส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้มารวมกันเพื่อทำการตัดสินใจ แต่ที่นี่คือส่วนที่ชาญฉลาด: ระบบไม่จำเป็นต้องให้ทุกคนเห็นด้วยตลอดเวลา แทนที่จะใช้ "การรวมลายเซ็น 3 จาก 4" ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบใด ๆ สามส่วนจากสี่ส่วนต้องเห็นด้วยเพื่อให้การตัดสินใจนั้นถูกต้อง 

ผลลัพธ์สุดท้ายคือ Eth2 Validator ที่มีความทนทานสูงซึ่งสามารถดำเนินการต่อไปได้แม้ว่าส่วนหนึ่งของระบบจะล้มเหลว มันเหมือนกับการมีตาข่ายความปลอดภัยใต้ตาข่ายความปลอดภัยของคุณ - ทำให้มั่นใจว่าผู้ตรวจสอบของคุณทำงานได้อย่างราบรื่นและปลอดภัยไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้น

วิธีที่ผู้ตรวจสอบที่กระจายลงนามในบล็อกที่เสนอ การรับรอง และสรุปสถานะของบล็อกเชน

ที่หัวใจของ DVT คือ Shamir's Secret Sharing ซึ่งเป็นวิธีการเข้ารหัสที่ใช้ในการแบ่งกุญแจส่วนตัวออกเป็นหลาย "ส่วนของกุญแจ" ผู้ดำเนินการผู้ตรวจสอบแต่ละรายในเครือข่ายถือหนึ่งในส่วนเหล่านี้ และร่วมกันพวกเขาสามารถสร้างกุญแจส่วนตัวทั้งหมดขึ้นมาใหม่ผ่าน threshold signature scheme แผนนี้กำหนดจำนวนส่วนบุคคลที่จำเป็นในการลงนามในบล็อก - ตัวอย่างเช่น อาจต้องการ 3 จาก 4 ส่วนของกุญแจเพื่อยืนยันและเสนอบล็อก ซึ่งหมายความว่าถึงแม้จะมีผู้ดำเนินการหนึ่งหรือสองคนไม่สามารถใช้งานได้หรือถูกโจมตี ระบบก็ยังสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยตราบใดที่มีส่วนเพียงพอในการสร้างลายเซ็นที่ถูกต้อง

ส่วนของกุญแจเองถูกสร้างขึ้นผ่าน Distributed Key Generation (DKG) ซึ่งเป็นกระบวนการเข้ารหัสที่รับประกันว่าส่วนเหล่านี้จะถูกกระจายไปยังโหนดในกลุ่มผู้ตรวจสอบอย่างปลอดภัย ไม่มีฝ่ายใดฝ่ายหนึ่งเข้าถึงกุญแจผู้ตรวจสอบทั้งหมด; แทนที่แต่ละผู้ดำเนินการจะรู้เพียง "ส่วน" ของตนเอง ทำให้มั่นใจว่ากุญแจทั้งหมดยังคงเป็นความลับตลอดกระบวนการตรวจสอบ

เมื่อส่วนของกุญแจถูกกระจาย ระบบจะใช้ Multiparty Computation (MPC) เพื่อสร้างกุญแจผู้ตรวจสอบทั้งหมดอย่างลับๆ ความสวยงามของ MPC คือกุญแจทั้งหมดจะไม่ถูกเปิดเผยอย่างเต็มที่ต่อผู้ดำเนินการหรือโหนดใด ๆ 

ขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการ DVT เกิดขึ้นผ่าน consensus protocol ซึ่งมีหน้าที่ในการเลือกผู้เสนอบล็อกจากกลุ่มผู้ตรวจสอบ เมื่อเลือกแล้ว ผู้เสนอจะแบ่งปันบล็อกกับโหนดอื่น ๆ ซึ่งจากนั้นจะเพิ่มส่วนของกุญแจของพวกเขาไปยังลายเซ็นรวม เมื่อมีการรวบรวมส่วนของกุญแจเพียงพอ - ตามที่กำหนดโดย threshold signature scheme - บล็อกจะถูกเสนอให้กับ Ethereum อย่างสำเร็จ

Lido และ DVT Pilots ของพวกเขา 

แต่ Lido ล่ะ? โครงการนำร่องของพวกเขากับผู้ให้บริการเช่น Obol, SSV และ SafeStake เน้นถึงศักยภาพของ DVT ในด้านความทนทานและการรวม แม้ว่าจะมีความท้าทายบางประการ ในเดือนเมษายน 2024 Lido ได้ทดสอบ DVT กับ SafeStake บน testnet สำหรับบล็อกเชน Ethereum ซึ่งออกแบบมาเพื่อจำลองสภาพจริงเพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบ Holesky การทดสอบมีผู้เข้าร่วม 17 คนจาก 13 ประเทศ ห้ากลุ่มใช้การตั้งค่าที่หลากหลาย - เซิร์ฟเวอร์แบบ bare-metal เครื่องที่บ้าน และบริการคลาวด์ ข้อจำกัดที่สำคัญคือการขาด Distributed Key Generation (DKG) ซึ่งเพิ่มความเชื่อถือได้

โครงการนำร่อง SafeStake แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่หลากหลาย ผู้ตรวจสอบมีเวลาใช้งานที่น่าประทับใจถึง 91.86% ซึ่งสะท้อนถึงความเชื่อถือได้ในการดำเนินงานที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการรับรองอยู่ที่ 71.56% และความสำเร็จในการเสนอบล็อกอยู่ที่ 10.59% เนื่องจากการกำหนดค่าผิดพลาดใน MEV-Boost การวัดเหล่านี้เน้นถึงทั้งจุดแข็งและพื้นที่ที่ต้องปรับปรุงในการเดิมพันแบบกระจาย การอัปเดตซอฟต์แวร์ทำให้เกิดเหตุการณ์การตัดสินใจที่ส่งผลกระทบต่อผู้ตรวจสอบ 15 ราย ซึ่งเน้นถึงความจำเป็นในการจัดการเวอร์ชันที่ดีขึ้น แม้ว่า testnet ของ SafeStake จะพิสูจน์ความสามารถของแนวคิด แต่การปรับปรุงและการทดสอบเพิ่มเติมยังจำเป็นก่อนที่จะมีการรวม testnet Holesky ถัดไปกับโปรโตคอล Lido 

ณ สิ้นปี 2024 Lido มี ETH 136,000 ที่ทำงานได้สำเร็จบนเทคโนโลยี DVT ของตน และในขณะที่ Ethereum ต้องการ 32 ETH เพื่อเป็นผู้ตรวจสอบ เทคโนโลยีนี้กำลังพิสูจน์คุณค่าของมัน หากหรือเมื่อทีมพัฒนา Ethereum ตัดสินใจลดข้อกำหนดลงเหลือ 1 ETH เพื่อเป็นผู้ตรวจสอบ สิ่งต่าง ๆ อาจเปลี่ยนแปลงไป