Client-Diversität
Letzte Änderung: @bitblondy(opens in a new tab), 18. Januar 2024
Das Verhalten eines Ethereum-Knotens wird durch die von ihm ausgeführte Client-Software gesteuert. Es gibt mehrere Ethereum-Clients auf Produktionsebene, die jeweils von verschiedenen Teams in verschiedenen Sprachen entwickelt und gepflegt werden. Die Clients werden nach einer gemeinsamen Spezifikation aufgebaut, die sicherstellt, dass die Clients nahtlos miteinander kommunizieren und die gleiche Funktionalität haben sowie ein gleichwertiges Nutzererlebnis bieten. Im Moment jedoch ist die Verteilung von Clients auf Knotenpunkte nicht gleich genug, um diese Netzwerkbefestigung auf sein volles Potenzial zu realisieren. Idealerweise teilen sich Nutzer ungefähr gleich über die verschiedenen Clients hinweg und bringen so viel Client-Vielfalt wie möglich ins Netzwerk.
Voraussetzungen
Wenn Sie noch nicht wissen, was Nodes und Clients sind, lesen Sie Nodes und Clients.
Warum gibt es mehrere Clients?
Es gibt mehrere, unabhängig voneinander entwickelte und gewartete Clients, weil die Client-Vielfalt das Netzwerk widerstandsfähiger gegen Angriffe und Fehler macht. Mehrere Clients sind die einzigartige Stärke von Ethereum – andere Blockchains verlassen sich auf die Unfehlbarkeit eines einzigen Clients. Es reicht jedoch nicht aus, einfach mehrere Clients zur Verfügung zu haben, sie müssen von der Community angenommen werden und die Anzahl der aktiven Knoten muss relativ gleichmäßig auf sie verteilt sein.
Warum ist die Client-Vielfalt wichtig?
Viele unabhängig voneinander entwickelte und gewartete Clients sind für die Sicherheit eines dezentralen Netzwerks unerlässlich. Lassen Sie uns die Gründe dafür untersuchen.
Fehler
Ein Fehler in einem einzelnen Client stellt ein geringeres Risiko für das Netzwerk dar, wenn er nur eine Minderheit der Ethereum-Knoten repräsentiert. Bei einer annähernd gleichmäßigen Verteilung der Knoten auf viele Clients ist die Wahrscheinlichkeit, dass die meisten Clients von einem gemeinsamen Problem betroffen sind, gering. Das Netzwerk ist daher robuster.
Verteidigung gegen Angriffe
Die Client-Vielfalt bietet auch eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe. Ein Angriff, bei dem ein bestimmter Client in einen bestimmten Bereich der Chain gelockt wird(opens in a new tab), dürfte zum Besipiel kaum erfolgreich sein, da andere Clients wahrscheinlich nicht auf die gleiche Weise ausgenutzt werden können und die kanonische Chain nicht beschädigt wird. Eine geringe Client-Vielfalt erhöht das Risiko, das mit einem Hack auf den dominanten Client verbunden ist. Die Client-Vielfalt hat sich bereits als wichtiger Schutz gegen böswillige Angriffe auf das Netzwerk erwiesen. So war beispielsweise der Denial-of-Service-Angriff von Shanghai im Jahr 2016 möglich, weil es den Angreifern gelang, den dominanten Client (Geth) dazu zu bringen, einen „Slow Disk I/O-Vorgang“ zehntausende Male pro Block auszuführen. Da auch alternative Clients online waren, die diese Schwachstelle nicht aufwiesen, konnte Ethereum dem Angriff widerstehen und weiterarbeiten, während die Schwachstelle in Geth behoben wurde.
Finalität von Proof-of-stake
Ein Fehler in einem Konsensclient mit mehr als 33 % der Ethereum-Knoten könnte verhindern, dass die Konsensebene finalisieren kann. Das bedeutet, dass die Nutzer nicht darauf vertrauen können, dass Transaktionen nicht irgendwann rückgängig gemacht oder geändert werden. Dies wäre für viele der auf Ethereum aufbauenden Anwendungen, insbesondere DeFi, sehr problematisch.
Schlimmer noch, ein kritischer Fehler in einem Client mit einer Zweidrittelmehrheit könnte dazu führen, dass die Chain nicht korrekt geteilt und finalisiert wird(opens in a new tab). Dies wiederum würde dazu führen, dass eine große Anzahl von Validatoren auf einer ungültigen Chain stecken bleibt. Wenn sie sich der korrekten Chain wieder anschließen möchten, müssen diese Validatoren mit Slashing oder einem langsamen und teuren freiwilligen Rückzug und Reaktivierung rechnen. Das Ausmaß eines Slashings skaliert mit der Anzahl der schuldigen Knoten, wobei maximal eine Zweidrittelmehrheit geslashed werden kann (32 ETH).Obwohl dies unwahrscheinliche Szenarien sind, kann das Ethereum-Ökosystem das Risiko mindern, indem es die Verteilung der Clients auf die aktiven Knoten ausgleicht. Im Idealfall würde kein Konsensclient jemals einen Anteil von 33 % an der Gesamtzahl der Nodes erreichen.
Gemeinsame Verantwortung
Bei Mehrheitsclients fallen außerdem Personalkosten an. Ein kleines Entwicklungsteam wird dadurch stärker belastet und trägt mehr Verantwortung. Je geringer die Client-Vielfalt ist, desto größer ist die Last der Verantwortung für die Entwickler, die den Mehrheitsclient pflegen. Die Verteilung dieser Verantwortung auf mehrere Teams ist vorteilhaft für die Sicherheit des Knoten-Netzwerks und für das Personalnetzwerk von Ethereum.
Aktuelle Client-Vielfalt
Diagramm-Daten von ethernodes.org(opens in a new tab) und clientdiversity.org(opens in a new tab)
Die beiden Tortendiagramme oben zeigen Momentaufnahmen der aktuellen Client-Vielfalt für die Ausführungs- und die Konsensschicht (zum Zeitpunkt der Erstellung im Januar 2022). Die Ausführungsebene wird überwiegend von Geth(opens in a new tab) dominiert, mit Open Ethereum(opens in a new tab) an zweiter mit weitem Abstand, Erigon(opens in a new tab) an dritter und Nethermind(opens in a new tab) an vierter Stelle, wobei andere Clients weniger als 1 % des Netzwerks ausmachen. Der am häufigsten verwendete Client auf der Konsensschicht - Prysm(opens in a new tab) - ist nicht so dominant wie Geth, macht aber immer noch über 60 % des Netzwerks aus. Lighthouse(opens in a new tab) und Teku(opens in a new tab) machen ca. 20 % bzw. ca. 14 % aus. Andere Clients werden nur selten verwendet.
Die Daten der Ausführungsebene wurden am 23.01.2022 von Ethernodes(opens in a new tab) bezogen. Die Daten für Konsensclients stammen von Michael Sproul(opens in a new tab). Die Daten der Konsensclients sind schwieriger zu beschaffen, da die Clients der Konsensschicht nicht immer eindeutige Spuren hinterlassen, anhand derer sie identifiziert werden können. Die Daten wurden mit einem Klassifizierungsalgorithmus generiert, der manchmal einige der Minderheitenclients vertauscht (siehe hier(opens in a new tab) für weitere Einzelheiten). Im obigen Diagramm werden diese mehrdeutigen Klassifizierungen mit einem Entweder-Oder-Label behandelt (z. B. Nimbus/Teku). Nichtsdestotrotz ist es klar, dass die Mehrheit des Netzwerks Prysm verwendet. Bei den Daten handelt es sich um eine Momentaufnahme über einen festen Satz von Blöcken (in diesem Fall Beacon-Blöcke in den Slots 2048001 bis 2164916), und die Dominanz von Prysm war zeitweise höher, über 68 %. Obwohl es sich nur um Momentaufnahmen handelt, vermitteln die Werte im Diagramm einen guten allgemeinen Eindruck vom aktuellen Stand der Client-Vielfalt.
Aktuelle Daten zur Client-Vielfalt für die Konsensebene sind jetzt unter clientdiversity.org(opens in a new tab) verfügbar.
Ausführungsebene
Bisher hat sich die Diskussion über die Client-Vielfalt hauptsächlich auf die Konsensschicht konzentriert. Auf den Ausführungsclient Geth(opens in a new tab) entfallen jedoch derzeit rund 85 % aller Knoten. Dieser Prozentsatz ist aus denselben Gründen problematisch wie bei den Konsensclients. Zum Beispiel könnte ein Fehler in Geth, der die Transaktionsabwicklung oder die Konstruktion der Ausführungsnutzlast betrifft, dazu führen, dass Konsensclients problematische oder fehlerhafte Transaktionen abschließen. Daher wäre Ethereum sicherer mit einer gleichmäßigeren Verteilung der Ausführungsclients, idealerweise mit keinem Client, der mehr als 33 % des Netzwerks repräsentiert.
Verwenden eines Minderheitenclients
Um die Client-Vielfalt zu verbessern, müssen nicht nur einzelne Nutzer Minderheitenclients wählen, sondern auch Mining-/Validatoren-Pools und Institutionen wie die großen dApps und Börsen, um ihre Clients zu wechseln. Allerdings können alle Nutzer ihren Teil dazu beitragen, das derzeitige Ungleichgewicht auszugleichen und die Nutzung der gesamten verfügbaren Ethereum-Software zu forcieren. Nach der Zusammenführung müssen alle Knotenbetreiber einen Ausführungsclient und einen Konsensclient betreiben. Die Wahl von Kombinationen der unten vorgeschlagenen Clients wird dazu beitragen, die Client-Vielfalt zu erhöhen.
Ausführungs-Clients
Nethermind(opens in a new tab)
Go-Ethereum(opens in a new tab)
Konsens-Clients
Lighthouse(opens in a new tab)
Technisch versierte Nutzer können dazu beitragen, diesen Prozess zu beschleunigen, indem sie mehr Anleitungen und Dokumentationen für Minderheitenclients schreiben und ihre Kollegen, die Knoten betreiben, ermutigen, von den dominanten Clients wegzugehen. Anleitungen für den Wechsel zu einem Minderheitskonsensclient finden Sie auf clientdiversity.org(opens in a new tab).
Dashboards für Client-Vielfalt
Verschiedene Dashboards geben Echtzeit-Statistiken zur Client-Vielfalt für die Ausführungs- und Konsensebene.
Konsensebene:
clientdiversity.org(opens in a new tab) Ausführungsebene:
Weiterführende Informationen
- Client-Vielfalt auf der Konsensebene von Ethereum(opens in a new tab)
- Ethereum-Zusammenführung: Führen Sie den Mehrheitsclient auf eigene Gefahr aus!(opens in a new tab) – Dankrad Fiest, 24. März 2022
- Bedeutung der Client-Vielfalt(opens in a new tab)
- Liste der Ethereum-Knotendienste(opens in a new tab)
- Die „Fünf Gründe“ für das Problem der Client-Vielfalt(opens in a new tab)
- Ethereum-Vielfalt und wie man sie löst (YouTube)(opens in a new tab)
- clientdiversity.org(opens in a new tab)