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।

एथेरियम का 2023 रोडमैप इसे कई भागों में विभाजित करता है: तकनीकी सुविधाओं में सुधार (जैसे स्थिरता, प्रदर्शन और छोटे सत्यापनकर्ताओं तक पहुँच), और केंद्रीकरण जोखिमों को संबोधित करने के लिए आर्थिक परिवर्तन। विटालिक के अनुसार, यह लेख प्रूफ ऑफ स्टेक में सुधारों की एक विस्तृत सूची नहीं है, बल्कि एक विचार है जिस पर सक्रिय रूप से विचार किया जा रहा है।

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. 51% हमलों (फाइनलिटी रिवर्सल, फाइनलिटी ब्लॉकिंग और सेंसरशिप सहित) के लिए एथेरियम की प्रतिरोध और पुनर्प्राप्ति क्षमताओं में सुधार करें

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।

यह सब एथेरियम के एक प्रमुख लक्ष्य पर निर्भर करता है: यह सुनिश्चित करना कि एक सफल हमला भी हमलावर के लिए महंगा हो। "आर्थिक अंतिमता" शब्द का यही अर्थ है।

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।

जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, x = 0 (एल्गोरैंड समिति, कोई आर्थिक अंतिमता नहीं) से x = 1 (इथेरियम की यथास्थिति) के बीच - ऑर्बिट एसएसएफ एक मध्य मार्ग निकालता है:

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।

एथेरियम के सुरक्षा अनुभव और स्टेकिंग केंद्रीकरण के लिए, प्रत्येक समाधान के अपने फायदे और नुकसान और ट्रेड-ऑफ हैं: ब्रूट फोर्स क्रैकिंग समस्या को हल कर सकता है, लेकिन इसके लिए बहुत ही कम समय में बड़ी संख्या में हस्ताक्षरों को एकत्र करने की आवश्यकता होती है, जो तकनीकी रूप से बहुत कठिन है; ऑर्बिट कमेटी को इसकी सुरक्षा और विशेषताओं को सत्यापित करने और उन्हें औपचारिक रूप देने और लागू करने की आवश्यकता है; दो-परत स्टेकिंग तंत्र को केंद्रीकरण जोखिमों का सामना करना पड़ता है, जो काफी हद तक कम-स्टेकिंग परत द्वारा प्राप्त विशिष्ट अधिकारों पर निर्भर करता है।

सिंगल-स्लॉट फाइनलिटी के अलावा, सिंगल सीक्रेट लीडर इलेक्शन भी एथेरियम के प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम में एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। आज, यह पहले से ही पता है कि कौन सा वैलिडेटर अगला ब्लॉक प्रस्तावित करेगा, जो एक सुरक्षा भेद्यता बनाता है जहां एक हमलावर नेटवर्क की निगरानी कर सकता है, यह निर्धारित कर सकता है कि कौन से वैलिडेटर किस आईपी पते से मेल खाते हैं, और जब वैलिडेटर ब्लॉक का प्रस्ताव करने वाला होता है, तो उस पर DoS हमला शुरू कर देता है।

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 क्रिप्टोप्रत्येक सत्यापनकर्ता के लिए एक "अंधा" सत्यापनकर्ता आईडी बनाने के लिए ग्राफिक तकनीकों का उपयोग करना, और फिर कई प्रस्तावकों को अंधे आईडी के पूल को फेरबदल करने और फिर से अंधा करने का अवसर देना।

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।

यह भी सवाल है कि पर्याप्त रूप से कुशल क्वांटम-प्रतिरोधी SSLE कैसे प्राप्त किया जाए। अंततः ऐसा हो सकता है कि SSLE की "सीमांत अतिरिक्त जटिलता" केवल तभी पर्याप्त रूप से कम स्तर पर गिरेगी जब हम अन्य कारणों से प्रयास करने की हिम्मत करेंगे और L1 पर एथेरियम प्रोटोकॉल में सामान्य शून्य-ज्ञान प्रमाणों को निष्पादित करने के लिए एक तंत्र पेश करेंगे।

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।

एथेरियम के लेनदेन की पुष्टि के समय को और कम करने में मूल्य है (12 सेकंड से 4 सेकंड तक)। ऐसा करने से L1 और रोलअप के उपयोगकर्ता अनुभव में काफी सुधार होगा जबकि DeFi प्रोटोकॉल अधिक कुशल बनेंगे। यह L2 को और अधिक विकेंद्रीकृत भी बनाएगा क्योंकि यह बड़ी संख्या में L2 अनुप्रयोगों को रोलअप पर संचालित करने की अनुमति देगा, जिससे L2 को अपनी समिति-आधारित विकेंद्रीकृत व्यवस्था बनाने की आवश्यकता कम हो जाएगी।

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।

विटालिक ने "द मर्ज" अपग्रेड पर व्यापक विचार किया और यथासंभव अधिक से अधिक तकनीकी समाधान संयोजनों का प्रस्ताव रखा। उन्होंने एथेरियम की PoS तकनीक की डिज़ाइन क्षमता और वर्तमान में संभावित तकनीकी अपग्रेड पथों पर चर्चा की।

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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मूल शीर्षक: द रोड टू सुई: द जर्नी दैट गॉट मी हियर मूल लेख एडेनियी अबियोडुन और मिस्टेन लैब्स द्वारा मूल अनुवाद: झोउझोउ, ब्लॉकबीट्स संपादक का नोट: एडेनियी अबियोडुन अपने व्यक्तिगत अनुभव साझा करते हैं और चर्चा करते हैं कि कैसे उन्होंने मिस्टेन लैब्स के निर्माण का नेतृत्व किया। उनकी टीम ब्लॉकचेन क्षेत्र में व्यापक अनुभव वाले विशेषज्ञों के एक समूह से बनी है, विशेष रूप से क्रिप्टोकरेंसी में। सुई के पास एल्गोरिदम और सिस्टम निर्माण में अनुभव का गहरा संचय है, और इन लोगों ने उन्हें बहुत आत्मविश्वास दिलाया है। मिस्टेन लैब्स भविष्य में एक वैश्विक भंडारण परत और नेटवर्क बुनियादी ढांचे को विकसित करने की योजना बना रही है, जबकि सुई के दृष्टिकोण को साकार करने की दिशा में काम करना जारी रखती है। निम्नलिखित मूल सामग्री है (आसान पढ़ने और समझने के लिए, मूल सामग्री को पुनर्गठित किया गया है): कल्पना कीजिए: आपकी पत्नी…