El 15 de septiembre de 2022, la cadena de bloques Ethereum completó su fusión más importante en 7 años, pasando del mecanismo de consenso PoW al mecanismo de consenso PoS. Además de reducir el consumo de energía y disminuir las barreras de entrada, a la gente también le preocupa que el mecanismo de consenso de PoS brinde un mayor control centralizado de la red, porque PoS otorgará más derechos de voto a las personas que poseen una gran cantidad de participaciones. Por lo tanto, una vez completada la actualización, los desarrolladores deberán participar en el desarrollo y las pruebas para minimizar posibles fallas de la red, mejorar la descentralización y escalar la red tanto como sea posible.

La hoja de ruta de Ethereum muestra que la tecnología de verificación distribuida será el próximo desarrollo clave después de la fusión. Según el último informe de Messari, DVT puede mejorar la seguridad de los validadores y puede convertirse en uno de los avances en la red Ethereum.

¿Qué es la TVP?

La tecnología de validación distribuida (DVT) es similar a la votación por consenso de firmas múltiples. Permite que los validadores de Ethereum PoS operen en múltiples nodos o máquinas, lo que les permite votar en múltiples nodos en apoyo de Ethereum. El objetivo principal de esta tecnología es verificar sus operaciones distribuidas. Introducido inicialmente en un artículo de investigación realizado por miembros de la Fundación Ethereum, originalmente se lo conocía como SSV. Con una configuración 3 de 4 (que se explica conceptualmente a continuación), DVT permite que individuos, grupos o comunidades de nodos colaboren y formen un único validador. DVT mejora la tolerancia a fallos al introducir una capa tolerante a fallos para el verificador. Durante el proceso de verificación, si un determinado nodo falla, el verificador aún puede continuar ejecutándose, eliminando el riesgo de falla de un solo punto, penalización de doble firma y penalización de bifurcación.

Conceptos relacionados

Consenso: las responsabilidades de un único validador se asignan a varios covalidadores, y firmar un mensaje requiere que los covalidadores lleguen a un consenso mediante votación.

Firma de umbral M de N: la clave privada del verificador se dividirá en N acciones y cada verificador tendrá 1/N. Una vez que los validadores M lleguen a un consenso y firmen, se completará el proceso de firma.

Principio de funcionamiento

DVT consta de 4 partes clave: generación de claves distribuidas, intercambio de claves Shamir para firmas BLS, cálculo multipartito seguro y la capa de consenso DVT BFT.

Generación de claves distribuidas (DKG): las claves privadas cifradas se distribuyen entre todos los participantes, evitando así que una parte controle directamente toda la clave privada.

Compartir clave privada de Shamir: Compartir clave privada significa dividir la clave privada y distribuirla a diferentes participantes. Si es necesario restablecer la clave privada, se debe combinar un umbral de participación predefinido (por ejemplo, 3 de 4 acciones).

Computación multipartita (MPC): la computación multipartita es la más crítica en la tecnología de validación distribuida. Con la informática escalada, los operadores pueden utilizar su clave privada compartida para firmar mensajes y realizar cálculos sin tener que recrearlos en ningún dispositivo. La informática multipartita permite a los operadores coordinar claves de forma segura de forma distribuida en diferentes máquinas, lo que permite la generación y reconstrucción de claves.

Consenso alcanzado: la tolerancia a fallas se logra mediante el algoritmo de consenso entre los nodos Beacon del esquema de firma de umbral. Una vez que el validador ETH esté conectado al nodo Beacon, se puede llegar a un consenso.

Como se muestra en la figura anterior, el operador DVT calcula inicialmente el proceso de generación de una clave pública compartida y un cifrado de clave privada. Tanteriormente, la clave privada se divide y se comparte con diferentes participantes, al mismo tiempo que se distribuye la clave privada compartida al operador. A continuación, el operador realiza cálculos multilaterales para seleccionar aleatoriamente un nodo de verificación (que compartirá información con otros nodos). Una vez que los verificadores participantes superen con éxito el umbral de certificación predefinido, se podrá lograr un consenso.

¿Por qué es necesaria la TVP?

DVT está diseñado para resolver muchos problemas que surgen después de la fusión, entre los cuales la centralización es la amenaza principal que debe abordarse. Además, bajo la influencia de las reglas del protocolo, el daño a los activos del validador y la disminución de la estabilidad ecológica de Ethereum también son problemas que deben resolverse con urgencia.

Riesgo de centralización

De acuerdo con las reglas de Ethereum, los usuarios que poseen menos de 32 ETH no pueden mantener validadores. Para estos usuarios, los servicios de participación son la única solución, lo que además lleva a que una gran cantidad de criptoactivos se almacenen en intercambios centralizados. Lido Finance, el servicio de apuestas más grande de Ethereum, ha depositado más de 4 millones de ETH, lo que representa el 32% de la cantidad total de criptoactivos apostados. Cuando se depositan grandes cantidades de criptoactivos en los intercambios, plantea riesgos para el ecosistema Ethereum, como ataques de piratas informáticos, sistemas de censura irrazonables y errores técnicos, lo que genera riesgos de centralización.

Punto único de fallo

Las claves privadas son cruciales para los validadores independientes. Si se pierde u olvida una clave privada, los activos se vuelven inaccesibles. Después de la fusión, las reglas del protocolo PoS prohíben la redundancia, lo que permite que cada validador firme solo un validador. Esto significa que si se producen problemas como tiempo de inactividad del nodo o ataques de piratas informáticos, un validador de un solo nodo sin protección contra fallas puede provocar que el validador falle. Como resultado, los activos se ven directamente afectados y esto afecta aún más la estabilidad general de Ethereum.

Penalización por doble firma

Si un validador usa la misma clave para firmar varias veces y está desconectado debido a problemas como fallas de la red o de la nube, el usuario perderá parte del monto apostado.

Penalización por bifurcación

Bajo el sistema PoS, después de que falla el nodo Beacon conectado al validador, se establecerá una bifurcación. Pero en este caso, si el verificador se ve afectado y se considera fuera de línea, igualmente será castigado.

Las consecuencias de la centralización y la centralización son contrarias al propósito de blockchain, y las amenazas a la seguridad y las sanciones a los activos pueden tener un impacto negativo. Para resolver el dilema anterior, ha surgido la tecnología de validación distribuida.

¿Qué potencial de desarrollo tiene la TVP?

Para mejorar la descentralización, la seguridad y la eficiencia operativa de Ethereum, DVT ha generado grandes expectativas por parte de los profesionales de la industria.

Ventaja

DVT, como validador que se ejecuta como un grupo de nodos, tiene mayor flexibilidad y menores riesgos, lo que puede mejorar la estabilidad de las apuestas.

Para validadores grandes, DVT garantiza una alta disponibilidad y reduce los costos de infraestructura. La redundancia mejorada y el riesgo de reducción reducido permiten que menos validadores ejecuten más nodos, lo que resulta en menores costos de hardware. Además, DVT permite a los clientes configurar y ejecutar direcciones en múltiples nodos, lo que reduce el riesgo de una sola dirección o falla del cliente.

Para validadores pequeños, DVT puede proporcionar un nivel de protección comparable al de validadores más grandes. Al utilizar DVT, los validadores pequeños pueden lograr una eficiencia similar a la de los validadores grandes. Además, DVT reduce los requisitos de ETH para ejecutar nodos, lo que permite a los usuarios participar en apuestas comunitarias o utilizar un validador familiar o de grupo para la validación.

Para los protocolos de participación de liquidez, DVT puede aumentar la eficiencia, reducir el riesgo y permitir que los operadores participen. Al proporcionar redundancia en la red, DVT ya no depende de ningún operador que pueda causar tiempo de inactividad fuera de línea. Además, los operadores pueden organizarse en diferentes grupos, mejorando el rendimiento del protocolo de participación.

Casos de uso

Aplicación en grupos de participación descentralizados: al utilizar DVT, los grupos de participación pueden cambiar a un modelo descentralizado, lo que reduce las sanciones y los recortes al reducir el tiempo de inactividad.

Proveedores de infraestructura de participación: a través de DVT, los proveedores de infraestructura pueden habilitar la redundancia de clústeres activo-activo, logrando flexibilidad en la implementación y configuración. Anteriormente, para dar cabida a las apuestas individuales o institucionales, los proveedores de infraestructura debían proporcionar soluciones redundantes para las instituciones en una configuración activa-pasiva. La redundancia activo-activo ahora puede crear tolerancia a fallas al distribuir validadores en múltiples máquinas con el objetivo de garantizar que los sistemas redundantes siempre puedan funcionar.

Configure validadores independientes: con DVT, los validadores pueden distribuir la autoridad de firma entre múltiples nodos en redundancia de clúster activo-activo, minimizando así el riesgo de fallas de firma y penalizaciones debido al tiempo de inactividad, doble firma, etc.

Proyectos relacionados

Desde la propuesta de DVT, tanto Obol Network como SSV Network han desarrollado proyectos basados en DVT.

1. Red Obol

Obol Network ha lanzado el cliente complementario Charon para habilitar DVT, que puede ejecutarse de forma distribuida tolerante a fallos. Al adaptar la tecnología DVT, Obol introduce la redundancia activo-activo para abordar las deficiencias de operar un sistema activo-pasivo. En lugar de ejecutarse en una máquina, el validador se ejecuta en varias máquinas para crear tolerancia a fallas, tolerando fallas parciales de nodos. Al comunicarse y llegar a un consenso, varios clientes de Charon actúan juntos para simular un validador unificado. Al hacerlo, Charon permite que cualquier cliente que admita la API HTTP del estándar Beacon Cralshun utilice validadores y mantenga la infraestructura de firma remota existente. Entonces, para los validadores, Charon proporciona un camino más fácil hacia la adopción.

En la dirección de desarrollo futuro, Obol Labs seguirá centrándose en DVT y promoverá su aplicación en criptografía aplicada y criptoeconomía.

2. Red SSV

SSV Network ha introducido una capa de infraestructura de red para apuestas descentralizadas. En el modelo de SSV, cada validador necesita seleccionar 4 nodos de la red del operador para la votación con múltiples firmas. La red consta de dos capas: la capa de red SSV peer-to-peer (P2P) y la capa de contrato Ethereum para la gobernanza de la red. La capa P2P lee principalmente la lista de operadores y la asignación de capital del validador del contrato inteligente para operar el validador. La capa de contrato es responsable de agregar operadores, crearlos y asignar activos según la clasificación y evaluación de los operadores de DVT.

Actualmente, SSV Network ha proporcionado financiación para múltiples proyectos que utilizan DVT. En el futuro, la red seguirá centrándose en el desarrollo de aplicaciones utilizando la infraestructura descentralizada de participación de Ethereum.

Conclusión

Para los usuarios, DVT resuelve muchos desafíos relacionados con las apuestas y reduce la barrera de entrada para la gente común. Para los desarrolladores, DVT también tiene importantes beneficios. Con DVT, las instituciones o validadores independientes pueden disfrutar de la seguridad y flexibilidad del protocolo, disfrutar de configuraciones redundantes activo-activo y diversificar las operaciones en función de una variedad de factores. En un futuro cercano, podemos esperar que DVT potencie la participación, permitiendo configuraciones de nodos de validación complementarios y trabajo colaborativo para lograr un Ethereum verdaderamente descentralizado.

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