Teruskan Judul Asli 'TeleportDAO: Permainan Keamanan dan Efisiensi Verifikasi Data - Praktik Desain Node Ringan Terbaru'
Catatan: Eigen Labs adalah pengembang di balik protokol Restaking EigenLayer dan EigenDA. Eigen Labs saat ini telah mengumpulkan lebih dari 150 juta dolar AS dari lembaga modal ventura ternama seperti a16z, Polychain, dan Blockchain Capital.
TeleportDAO berlokasi di Vancouver, Kanada. Ini adalah proyek infrastruktur komunikasi lintas rantai yang berfokus pada rantai publik Bitcoin dan EVM. Protokol ini telah berhasil mengumpulkan $9 juta dalam putaran penjualan publik dan pembiayaan melalui Coinlist. Putaran pembiayaan ini mendapat partisipasi dari berbagai investor termasuk Appworks, OIG Capital, DefinanceX, Oak Grove Ventures, Candaq Ventures, TON, Across, dan bitSmiley.
Node penuh memainkan peran penting dalam mempertahankan integritas blockchain PoS. Mereka menyimpan semua informasi transaksi blok, memverifikasi tanda tangan konsensus, mereplikasi salinan lengkap riwayat transaksi, dan melakukan pembaruan status. Proses ini memerlukan banyak sumber daya komputasi dan perangkat keras yang kompleks. Misalnya, menjalankan node Ethereum penuh memerlukan setidaknya 2 TB penyimpanan SSD. Sebaliknya, node ringan mengurangi persyaratan sumber daya komputasi dan hanya menyimpan header blok, sehingga hanya cocok untuk skenario di mana transaksi/status tertentu diverifikasi, seperti dompet seluler dan jembatan lintas-rantai. Selain itu, node ringan bergantung pada node penuh untuk menyediakan informasi blok saat memverifikasi transaksi, tetapi pangsa pasar saat ini dari penyedia layanan node relatif terkonsentrasi, sehingga keamanan, kemandirian, dan ketepatan waktu tidak dapat sepenuhnya dijamin. Oleh karena itu, makalah ini mengeksplorasi kompromi antara biaya perolehan data dan latensi untuk node ringan untuk mencapai keamanan optimal.
Sebaliknya, blockchain PoS mendapatkan keamanan melalui mekanisme pemangkasan. Sistem mengandalkan peserta konsensus yang rasional dan tidak menyerang jaringan jika biaya serangan melebihi potensi keuntungan. Untuk mengurangi biaya verifikasi, protokol node ringan Ethereum saat ini mengandalkan komite sinkronisasi yang terdiri dari 512 validator Ethereum yang dipilih secara acak, masing-masing mempertaruhkan 32 Ethereum, tetapi proses penandatanganan tidak akan dikenai denda. Desain yang tidak dapat dipangkas ini memiliki kelemahan keamanan utama, dan tanda tangan yang tidak jujur dalam komite sinkronisasi dapat menyesatkan node ringan untuk menerima data yang tidak valid tanpa dihukum. Bahkan dengan pengenalan mekanisme pemangkasan, total taruhan Komite Sinkronisasi masih kecil dibandingkan dengan jumlah besar validator Ethereum (per Maret 2024, jumlah validator Ethereum telah melebihi 1 juta). Oleh karena itu, pendekatan ini tidak dapat memberikan keamanan node ringan setara dengan kumpulan validator Ethereum. Model ini mewakili varian khusus dari komputasi multipihak dalam pengaturan rasional, tetapi gagal memberikan jaminan berbasis ekonomi atau mengatasi ancaman yang ditimbulkan oleh penyedia data jahat, irasional.
Untuk mengatasi tantangan keamanan dan efisiensi dalam proses bootstrap PoS, PoPoS memperkenalkan permainan segmentasi untuk secara efektif menantang pohon Merkle musuh dari waktu PoS. Meskipun mereka mencapai jejak minimal dan menghindari kebutuhan klien untuk selalu online dan dipertaruhkan, masalah memungkinkan klien untuk offline tanpa menimbulkan biaya signifikan untuk bergabung kembali ke jaringan masih belum terpecahkan.
Pendekatan penelitian lainnya berfokus pada penggunaan bukti pengetahuan nol untuk membuat bukti yang ringkas. Sebagai contoh, Mina dan Plumo efektif dalam memfasilitasi verifikasi konsensus ringan dengan menggunakan komposisi SNARK rekursif dan bukti transisi state berbasis SNARK. Namun, pendekatan-pendekatan ini memberikan beban komputasi yang signifikan pada produsen blok untuk menghasilkan bukti, dan mereka tidak menangani masalah mengenai mengkompenasikan node ringan untuk kerugian potensial. Dalam konteks protokol PoS lainnya, seperti protokol Tendermint yang digunakan dalam Cosmos, peran node ringan dieksplorasi dalam protokol Inter-Blockchain Communication (IBC) mereka. Namun, implementasi-implementasi ini khusus untuk ekosistem mereka masing-masing dan tidak langsung dapat diterapkan pada Ethereum atau berbagai blockchain PoS lainnya.
Proses khusus dari node ringan yang meminta data:
Node ringan memperoleh daftar penyedia data terbaru dari jaringan saat ini dan menentukan periode tantangan. Perlu dicatat bahwa periode tantangan ini independen di antara node ringan yang berbeda, tetapi batas atas periode tantangan berlaku untuk semua node ringan. Periode tantangan adalah waktu terpanjang bagi jaringan penuntut untuk memeriksa keandalan data, sehingga semakin lama waktu, semakin lama keterlambatan per transaksi.- Setelah mendapatkan daftar tersebut, node ringan akan memilih sekelompok penyedia data dan memastikan bahwa dana yang dipertaruhkan masing-masing lebih besar dari nilai transaksi saat ini. Secara teoritis, semakin tinggi dana yang dipertaruhkan, semakin tinggi biaya pelanggaran penyedia data, dan semakin rendah biaya kepercayaan dari node ringan.- Node ringan mengirim permintaan data yang sesuai ke grup penyedia data ini, yang mencakup nomor blok yang sesuai dan status target (bukti inklusi transaksi ini).- Penyedia data mengirimkan hash blok yang sesuai dan bukti inklusi transaksi, dan melampirkan tanda tangan.- Setelah node ringan menerima bahan-bahan yang disebutkan di atas, node tersebut meneruskannya ke jaringan jaksa terhubung saat ini. Jika tidak ada peringatan keabsahan data yang diterima setelah periode tantangan berakhir, node ringan akan memverifikasi tanda tangan ini dan lulus uji keabsahan data jika tidak ada kesalahan.
Namun jika ada peringatan yang diterima dari jaringan jaksa, node ringan perlu membuang tanda tangan yang diterima sebelumnya. Jaringan jaksa akan mengajukan bukti relevan ke modul hukuman dari kontrak cerdas. Jika kontrak cerdas menemukan bahwa pelanggaran memang terjadi setelah memeriksa data, taruhan penyedia data yang sesuai akan dikenai denda. Karena sebagian/sebagian besar penyedia data yang dipilih telah dikenai denda, node ringan perlu mendapatkan kembali daftar penyedia data baru dari jaringan saat ini untuk mengonfirmasi bahwa peristiwa pemotongan memang terjadi.
Poin lain:
Setiap node penuh dapat bergabung atau keluar dari jaringan penyedia data dengan menginisiasi permintaan “pendaftaran” dan “penarikan” ke kontrak pintar. Ada ambang batas staking minimum untuk mendaftar untuk berpartisipasi dalam jaringan penyedia data. Begitu node penuh memilih untuk menginisiasi penarikan, status mereka dalam jaringan akan segera berubah menjadi “pergi”, dan mereka tidak lagi dapat menerima permintaan dari node ringan, untuk mencegah perilaku jahat potensial dari masuk dan keluar secara cepat. Selain itu, jaringan penyedia data memperbarui daftar penyedia data aktif saat ini secara bergantian, di mana penyedia data tidak dapat menerima dana penarikan. Permintaan penarikan akan berlaku pada blok terakhir dari siklus pembaruan saat ini, dan frekuensi pembaruan akan lebih tinggi dari batas periode tantangan untuk memastikan bahwa semua tes ketersediaan data node ringan telah selesai. Karena aktivitas jaringan penyedia data, node ringan perlu memperoleh kembali daftar penyedia aktif saat ini setiap kali jaringan diperbarui. Jika siklus pembaruan diperpanjang, node ringan dapat menikmati proses verifikasi yang lebih efisien (dengan memperkirakan daftar aktif saat ini melalui permintaan “pendaftaran” dan “penarikan” dari siklus sebelumnya), tetapi node yang ingin pergi akan menghadapi waktu tunggu yang lebih lama.- Setelah menerima tanda tangan data, jaringan jaksa memeriksa apakah tanda tangan tersebut milik penyedia data dan menilai apakah data telah "akhirnya dikonfirmasi" dalam jaringan konsensus. Jika data tidak muncul di rantai yang wajar, ada dua kemungkinan. Pertama, data belum akhirnya dikonfirmasi oleh blockchain saat ini, rantai berbeda memiliki aturan kepastian yang berbeda, seperti prinsip rantai terpanjang. Kedua, transaksi berada di blok rantai yang wajar lainnya. Jika data tersebut terbukti palsu, jaringan jaksa akan mengirim permintaan pemotongan ke kontrak pintar, yang mencakup kunci publik penyedia data, tanda tangan penyedia data, nomor blok, dan pada saat yang bersamaan mengirim bukti peristiwa pemotongan untuk mengingatkan node ringan. Setelah menerima data ini, kontrak pintar mengukur apakah nomor blok saat ini yang akhirnya dikonfirmasi konsisten dengan data yang diterima sesuai dengan prinsip kepastian lapisan konsensus. Jika tidak konsisten, maka peristiwa pemotongan dipicu. Selain itu, jika seorang penyedia data yang dipilih oleh node ringan dipotong karena kelompok lain permintaan data, jaringan jaksa akan segera mengirim peristiwa pemotongan untuk mengingatkan node ringan bahwa kredibilitas data penyedia data rendah, dan node ringan akan kemudian kembali memperoleh daftar dan memilih penyedia lainnya.Evaluasi:
Keamanan: Node ringan menentukan biaya perilaku jahat bagi penyedia data rasional dan irasional melalui modul staking dan jaringan jaksa, meningkatkan kredibilitas data. Namun, karena protokol keseluruhan didasarkan pada jaringan konsensus (makalah ini diuji di Ethereum), begitu lapisan konsensus diserang, protokol juga dapat menghadapi potensi krisis kepercayaan. Oleh karena itu, mekanisme reputasi dapat diperkenalkan lebih lanjut untuk memastikan risiko sistemik dalam situasi ekstrem.- Keamanan Tingkat Node Penuh: Skema ini bertujuan untuk memberikan keamanan yang setara dengan asumsi PoS Ethereum, yaitu, node penuh perlu menanggung risiko pemotongan karena membuat pernyataan palsu.- Aktivitas Jaringan: Jika jaringan saat ini hanya memiliki sedikit penyedia data yang rasional, node ringan akan menghadapi beberapa putaran keterlambatan, tetapi karena throughput setiap penyedia data tidak nol, setiap permintaan akan selalu selesai. Oleh karena itu, selama jaringan memiliki satu node penuh yang rasional, itu dapat memastikan jaringan dapat terus beroperasi. Pada saat yang sama, karena pendapatan penyedia data terkait dengan jumlah staking, ini juga mendorong node penuh untuk melindungi jaringan dengan melakukan staking lebih dari yang diperlukan.- Efisiensi: Tim penulis artikel memprediksi bahwa validator Ethereum adalah pengguna utama yang berpartisipasi dalam penyedia data, karena validator sudah menjalankan node penuh dan dapat memperoleh pendapatan tambahan melalui protokol ini. Transaksi kecil mungkin mendapatkan data yang dapat dipercaya melalui satu penyedia data (node ringan hanya perlu diverifikasi sekali), sementara transaksi besar mungkin memerlukan beberapa penyedia data untuk mendapatkan data yang dapat dipercaya (jumlah verifikasi meningkat secara linear dengan jumlah penyedia).## Opsi 2: Efisiensi PertamaSolusi 2 mewujudkan konfirmasi data yang cepat dengan mengusulkan mekanisme asuransi berdasarkan Solusi 1. Secara sederhana, setelah node ringan menentukan asuransi sesuai dengan jumlah dan durasi kebijakan, sebagian/semua jaminan dari penyedia data dapat dikembalikan untuk kerugian berikutnya dari node ringan akibat adanya kejahatan data. Oleh karena itu, setelah node ringan menerima dan memverifikasi tanda tangan data yang diberikan oleh penyedia, itu dapat menentukan keandalan awal data.
Proses khusus dari node ringan meminta data:

Poin lain:
Token asuransi yang dipertaruhkan penyedia data independen satu sama lain antara permintaan node ringan yang berbeda untuk mencegah risiko pembayaran asuransi ganda. Setelah node ringan memilih penyedia data, kontrak cerdas akan mengunci token yang sesuai yang dijanjikan untuk asuransi, dan node ringan lainnya tidak akan dapat mengalokasikan bagian dari jaminan ini sebelum akhir periode asuransi. Jika transaksi independen, jumlah asuransi sama dengan jumlah transaksi maksimum. Jika tidak, jumlah asuransi sama dengan jumlah transaksi total. Di bawah jumlah jaminan yang sama, node ringan umumnya memilih se sedikit mungkin penyedia data untuk memastikan efisiensi verifikasi.- Meskipun penyedia data dapat memulai permintaan “penarikan” sebelum akhir periode asuransi, jumlah penarikan hanya akan diterima setelah akhir periode asuransi.- Secara ketat, periode kebijakan asuransi seharusnya lebih besar dari waktu konfirmasi blok terakhir + total periode tantangan + keterlambatan komunikasi + keterlambatan perhitungan/verifikasi. Semakin banyak penyedia data yang Anda pilih, maka periode kebijakan asuransi akan semakin panjang berdasarkan total periode tantangan.Evaluasi:
Skalabilitas: Skalabilitas Opsi 2 ditentukan oleh total jumlah token yang penyedia data bersedia pertaruhkan untuk asuransi.- Biaya Kebijakan: Karena tingkat keamanan yang lebih tinggi terkait dengan siklus tantangan, ini berarti bahwa penyedia data harus bertaruh untuk jangka waktu yang lebih besar atau sama dengan siklus tantangan. Oleh karena itu, semakin tinggi persyaratan keamanan, semakin lama siklus taruhan, dan semakin tinggi biaya yang dibayarkan oleh node ringan. Menurut rumus, biaya taruhan penyedia data dihitung oleh pendapatan node penyedia data/(rata-rata pemanfaatan taruhan sepanjang tahun dikalikan dengan total jumlah blok per tahun). Harga yang harus dibayarkan oleh node ringan adalah biaya taruhan dikalikan dengan periode kebijakan dan ukuran kebijakan.

Pertama, dari segi efisiensi komputasi simpul ringan, kedua solusi simpul ringan menunjukkan efisiensi verifikasi tingkat milidetik (simpul ringan hanya perlu memverifikasi data sekali).
Kedua, dalam hal latensi node ringan, dalam skenario konfigurasi eksperimental yang berbeda (lihat gambar di bawah), latensi berada pada level milidetik. Perlu dicatat bahwa latensi meningkat secara linear dengan jumlah penyedia data, namun latensi selalu berada pada level milidetik. Selain itu, pada Solusi 1, karena node ringan perlu menunggu hasil periode tantangan, latensi adalah 5 jam. Jika jaringan inspektur cukup andal dan efisien, latensi 5 jam ini juga dapat dikurangi secara signifikan.

Ketiga, dalam hal biaya node ringan, sebenarnya ada dua biaya untuk node ringan: biaya gas dan premi asuransi, keduanya akan meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kebijakan asuransi. Selain itu, bagi pemeriksa, gas yang terlibat dalam pengiriman data akan dikembalikan dengan jumlah denda untuk memastikan insentif partisipasi yang memadai.
Catatan: Blok yang diusulkan pada akhirnya akan difinalisasi atau menjadi blok paman.- Biaya dan Biaya: Untuk jaringan prosecutor, mereka perlu melakukan staking sejumlah token tertentu (lebih besar dari gas) untuk mengirimkan bukti ke kontrak cerdas. Selain itu, biaya bagian ini dari bukti dapat dikurangi melalui metode zkp. Selain itu, di bawah mekanisme asuransi, premi yang dikirimkan oleh node-node ringan akan diberikan kepada penyedia data, sementara jaringan prosecutor akan menarik sebagian pendapatan denda dari penyedia yang jahat.- Ketersediaan Data: Penyedia data pada dasarnya adalah node penuh. Selain berpartisipasi dalam jaringan lapis konsensus, mereka juga dapat memverifikasi ketersediaan data. Ada dua jenis skema untuk memverifikasi ketersediaan: model Tarik dan model Dorong. Yang pertama mengacu pada node ringan secara acak mengekstrak data yang diperoleh dari node penuh. Yang terakhir mengacu pada produsen blok mendistribusikan blok yang berbeda ke penyedia data. Untuk penyedia data yang mengadopsi model Tarik, mereka bertanggung jawab untuk mengembalikan permintaan sampel. Setelah menerima data, node ringan meneruskannya ke node/validator tepercaya, dan mereka mencoba mengembalikan blok. Jika gagal, penyedia data akan dikenai denda. Protokol node ringan dalam artikel ini mengusulkan mekanisme asuransi berdasarkan ini, memberikan arah penelitian baru untuk penelitian ketersediaan data.## Kesimpulan dan PenilaianSolusi node ringan yang diusulkan dalam artikel ini menyediakan “keamanan yang dapat diprogram” untuk memenuhi kebutuhan keamanan dalam situasi yang berbeda. Opsi 1 menukar latensi yang lebih tinggi untuk keamanan yang tinggi, sementara Opsi 2 menyediakan layanan “konfirmasi instan” untuk node ringan dengan memperkenalkan mekanisme asuransi. Solusi-solusi ini dapat digunakan dalam skenario di mana finalitas transaksi perlu dikonfirmasi, seperti transaksi atomik dan lintas-rantai.





