Elosztott validátor technológia

Az elosztott validátor technológia (DVT) a validátor biztonságát akarja megerősíteni, ezért több entitásra osztja fel a kulcsok kezelését és az aláírási jogosultságokat, így kizárja az egyetlen meghibásodási pont kockázatát, a rugalmasság pedig nő.

Ennek érdekében felosztja a validátort biztosító privát kulcsot több számítógépre, melyeket klaszterbe rendez. Mivel a kulcs nem egyben van letárolva egyetlen gépen, ezért a támadóknak igen nehéz megszerezni azt. Még néhány csomópont is leállhat, a szükséges aláírás akkor is megtörténik a klaszterekben lévő gépek kisebb halmaza által. Ez lecsökkenti az egyetlen meghibásodási pont kockázatát a hálózatban, a validátorkészlet pedig megbízhatóbbá válik.

Miért van szükség az elosztott validátor technológiára (DVT)?

Biztonság

A validátorok két nyilvános privát kulcspárt hoznak létre: a validátorkulcsot a konszenzusban való részvételhez, a visszavonási kulcsot ahhoz, hogy elérjék a pénzeszközöket. Miközben a visszavonási kulcsot tarthatja a validátor olyan helyen is, ahol lassabban éri el (cold storage), addig a privát kulcsnak folyamatosan online kell lennie (24/7). Ha a validátor privát kulcsa veszélybe kerül, akkor egy támadó átveheti felette a kontrollt, ami súlyos büntetéssel egybekötött kizáráshoz (slashing), illetve a letétbe helyezett ETH elvesztéséhez vezethet. A DVT segít ezt a kockázatot csökkenteni. A működése:

A DVT használatával a letétbe helyező (staker) részt vehet a letétbe helyezésben, miközben a validátor privát kulcsát cold storage-ban tartja. Ehhez az eredeti, teljes validátorkulcsot titkosítják és azután darabokra osztják. A kulcs darabjai online vannak és több csomópont megkapja azokat, így a validátor működése elosztódik ezek között. Ez azért lehetséges, mert az Ethereum-validátorok BLS aláírást használnak, ami összeadódik, tehát a teljes kulcsot bármikor összerakják a részekből. Tehát a letétbe helyező a teljes, eredeti validátorkulcsát biztonságban tarthatja offline.

Nincs egyetlen meghibásodási pont sem

Amikor a validátor több operátorra és több gépre van elosztva, akkor lesz offline, ha az egyedi hardverek vagy szoftverek leállnak. A leállás kockázatát azzal is lehet csökkenteni, hogy a klaszterbe tartozó csatlakozási pontoknak eltérő hardver- és szoftverkonfigurációkat állítanak össze. A rugalmasság nem kézzelfogható az egyetlen csatlakozási pontot használó validátorkonfigurációnál – ez a DVT megoldásból származik.

Ha a klaszter egyik gépének valamelyik komponense leáll (például a klaszter négy operátorából az egyik olyan klienst használ, amelyen hiba van), akkor a többiek biztosítják, hogy a validátor ugyanúgy működjön tovább.

Decentralizáció

Az Ethereum számára az az ideális szcenárió, ha annyi függetlenül üzemeltetett validátora van, amennyi csak lehetséges. Ugyanakkor néhány letétszolgáltató igen népszerű lett és a teljes letétbe helyezett ETH lényeges részét tudhatja magáénak a hálózaton. A DVT révén lehetséges ilyen operátorok működése, miközben a letétbe helyezett ETH megőrzi decentralizáltságát. Mivel a validátor kulcsai el vannak osztva több számítógépen, és a visszaéléshez sokkal komolyabb összejátszásra lenne szükség.

A DVT nélkül a letétszolgáltatóknak könnyebb csak egy-két klienskonfigurációt támogatni az összes validátorra, ami megnöveli a kliensből eredő hibák hatását. A DVT-vel ez a kockázat elosztható több klienskonfigurációra és különböző hardverekre, így sokrétűség rugalmasságot teremt.

A DVT a következő előnyökkel jár az Ethereum számára:

Decentralizálja az Ethereum proof-of-stake (PoS) konszenzusát
Biztosítja a hálózat aktív, élő állapotát (liveness)
A validátor toleránssá válik a hibákra
Minimalizált bizalomigény jellemzi a validátor működését
Minimalizált büntetéssel egybekötött kizárás (slashing) és leállási kockázat
Javítja a diverzitást (kliens, adatközpont, hely, szabályozás stb.)
Nagyobb biztonság a validátorkulcs kezelését illetően

Hogyan működik a DVT?

A DVT megoldás a következő komponensekből áll:

Shamir-féle titokmegosztás (opens in a new tab) – A validátorok BLS-kulcsokat(opens in a new tab) használnak. Az egyéni BLS-kulcsrészeket össze lehet kapcsolni egy aggregált kulccsá (aláírás). A DVT esetén a validátor privát kulcsa a klaszter operátorainak összekapcsolt BLS-aláírása.
Aláírási küszöb séma(opens in a new tab) – Meghatározza az egyéni kulcsrészek számát, melyekkel az aláírás meg tud történni, pl. 4-ből 3.
Elosztottkulcs-generálás (DKG)(opens in a new tab) – Egy kriptográfiai folyamat, ami létrehozza a kulcsrészeket és elosztja egy létező vagy új validátorkulcs részeit a klaszterben található csomópontoknak.
Több résztvevős számítás (MPC)(opens in a new tab) – A teljes validátorkulcs titokban készül el a több résztvevős számítás révén. Egyetlen operátor sem ismeri a teljes kulcsot, ők csak a saját részüket ismerik.
Konszenzusprotokoll – A konszenzusprotokoll kiválaszt egy csomópontot, hogy az javasoljon blokkot. Az megosztja a blokkot a klaszter többi csomópontjával, amelyek hozzáteszik a kulcsrészeiket az aggregált aláíráshoz. Amikor a kellő mennyiségű kulcsrészlet összeáll, megtörténhet a blokk előterjesztése az Ethereumon.

Az elosztott validátorok ellenállóbbak a hibákkal szemben, és akkor is képesek működni, ha az egyéni csomópontok közül néhány leáll. A klaszter tehát ellenálló, még ha a benne lévő csomópontokról ki is derül, hogy ártalmasak vagy lusták.

A DVT alkalmazási területei

A DVT jelentős hatást gyakorol a kiterjedtebb letétszolgáltató iparágban:

Önálló letétesek

A DVT lehetővé teszi a nem felügyelt letétbe helyezést is, mivel a validátorkulcsot távoli csomópontok között is el lehet osztani, miközben a teljes kulcsot offline tárolják. Tehát az otthoni letéteseknek nem feltétlenül kell, hogy hardverre költsenek, mivel a kulcsrészek elosztása megerősítheti őket a lehetséges támadások ellen.

Staking as a service (SaaS)

Az operátorok (mint letéti alapok és intézményi letétesek), akik sok validátort kezelnek, a DVT révén csökkenthetik kockázatukat. Az infrastruktúra elosztásával a működésükhöz redundanciát (extra kapacitást) tudnak adni és diverzifikálják a hardvertípusok használatát is.

A DVT megosztja a kulcskezelés felelősségét számod csomóponton keresztül, így az üzemeltetési költség is megosztható. A DVT csökkenti a letétszolgáltatók üzemeltetési kockázatát és biztosítási költségeit.

Staking pools

A standard validátorbeállítás következtében a letéti alapok és a likvid letétbe helyezők kénytelenek egy operátorral működő validátorban változó szinten megbízni, mivel a nyereségek és a veszteségek az egész alapot érintik. Emellett bízniuk kell az operátorokban, hogy biztonságban tartják az aláírási kulcsokat, mert korábban nem volt erre másik megoldás.

Habár hagyományos módon tettek erőfeszítéseket, hogy elosszák a kockázatot azáltal, hogy több operátor között elosztják a letétet, de az operátorok még így is jelentős letétet kezelnek független módon. Nagy kockázatot jelent, amikor egyetlen operátorra támaszkodik a folyamat, ha az alulteljesít, leáll, kompromittálódik vagy ártó módon cselekszik.

A DVT kihasználásával az operátoroknak nem kell másban bízniuk. Az alapok megengedik az operátoroknak, hogy letétet kezeljenek anélkül, hogy a validátorkulcsot felügyelet alá kellene helyezniük (mivel csak a kulcsrészeket használják). A kezelt letéteket is több operátor között tudják elosztani (pl. egyetlen operátor helyett, aki 1000 validátort kezel, a DVT-vel ezeket a validátorokat több operátor együtt tudja működtetni). A különféle operátorkonfigurációk biztosítják, hogy az egyik operátor leállásával a többiek még mindig el tudják végezni a tanúsítást. Ennek eredményeként redundancia (extra kapacitás) és diverzifikáció jön létre, ami jobb teljesítményt és rugalmasságot hoz, miközben maximalizálja a nyereséget.

Az egyoperátoros bizalom minimalizálása következtében a letéti alapok nyitottabb és külön engedélyhez nem kötött operátorrészvételt engedhetnek meg. A szolgáltatóknak így kevesebb kockázattal kell számolniuk, támogatja az Ethereum decentralizációt azáltal, hogy válogatott és külön engedély nélküli operátorcsoportokat is használ, például összepárosítva az otthoni vagy kisebb letéteseket a nagyobbakkal.

A DVT lehetséges hátrányai

Még egy komponens – DVT-csomópont hozzáadásával még egy összetevő lehet hibás vagy sebezhető. Ennek minimalizálásához arra kell törekedni, hogy a DVT csomópontot többféle beállítással, vagyis több DVT-klienssel kell használni (ahogy a konszenzus és végrehajtási rétegre is többféle kliens létezik).
Működési költségek – mivel a DVT elosztja a validátort több entitás között, ezért (egy helyett) több csomópontra van szükség a működéshez, ami nagyobb költséggel jár.
A késedelem lehetséges növekedése – mivel a DVT konszenzusprotokollt használ ahhoz, hogy megegyezést érjen el a több csomópont között, melyek a validátort működtetik, ezért a késedelem megnövekedhet.