Mithril: Một giao thức nhẹ để cải thiện khả năng mở rộng của Cardano
Ngày 20 tháng 02 năm 2023
Cách thức giao thức Mithril sử dụng chữ ký của các bên liên quan để giải quyết các vấn đề về đồng bộ hóa chuỗi, khởi động trạng thái và ủy thác
Mithril là một nỗ lực nghiên cứu và kỹ thuật được thực hiện bởi IOHK, công ty đứng sau sự phát triển của Cardano, một blockchain bằng chứng cổ phần. Mục tiêu của Mithril là cung cấp sơ đồ chữ ký ngưỡng dựa trên cổ phần có thể được sử dụng như một giao thức để giải quyết các vấn đề liên quan đến đồng bộ hóa chuỗi, khởi động trạng thái và tin tưởng vào các ứng dụng blockchain.
Cái tên “Mithril” được lấy cảm hứng từ kim loại hư cấu từ Trung Địa, được biết đến với đặc tính bền và nhẹ. Tương tự, giao thức Mithril nhằm mục đích cung cấp một giải pháp mạnh và nhẹ để đạt được khả năng mở rộng trong các hệ thống blockchain.
Nói một cách đơn giản, Mithril cho phép những người tham gia muốn xác minh trạng thái hoặc giao dịch trên blockchain mà không cần phải biết toàn bộ blockchain.
Điều này là cần thiết cho khả năng sử dụng. Hầu hết mọi người sử dụng điện thoại di động, máy tính xách tay và trình duyệt để tương tác với tiền điện tử và nếu họ không thể xác thực trạng thái và giao dịch, họ phải dựa vào bên thứ ba để xác minh. Về cơ bản, nó tập trung hóa thứ gì đó nên được Phi tập trung.
Phần ELI5
Giả sử bạn muốn giữ Ada của mình ở Daedalus. Điều đầu tiên bạn cần làm vì Daedalus là một 'node đầy đủ' là tải xuống toàn bộ blockchain Cardano, quay lại từ đầu.
Đây đã là một quá trình tải xuống rất lâu, mất khoảng 6 giờ và chỉ tăng lên mỗi ngày với các giao dịch bổ sung được thêm vào sổ cái.
Để Phi tập trung, chúng ta muốn càng nhiều người biết sổ càng tốt và không dựa vào người khác để họ biết nó là gì, đó là nơi phát sinh vấn đề. Khi tải xuống lớn hơn, sẽ có ít người quan tâm thực hiện công việc đó hơn, điều này sẽ bắt đầu khối chuỗi hóa tập trung.
Mục đích của Mithril là làm cho việc tải xuống blockchain 'toàn bộ' được thực hiện nhanh chóng. Về bản chất, bạn không thực sự tải xuống toàn bộ mà sử dụng ảnh chụp nhanh đã được xác minh hoặc “lưu” trạng thái blockchain để cập nhật.
Những “lưu trữ” này được thực hiện bởi nhiều SPO bằng cách sử dụng giao thức mithril chụp ảnh nhanh và sau đó đăng nhập tên vào ảnh chụp nhanh để chứng minh điều đó là đúng.
Hạ tầng
Trong một blockchain bằng chứng cổ phần như Cardano, thuật toán đồng thuận chọn các node để trở thành nhà sản xuất khối dựa trên cổ phần mà họ nắm giữ. Đối với một số hành động hoặc thông điệp nhất định, một số bên liên quan cụ thể cần cung cấp chữ ký mật mã của họ. Giao thức đồng thuận chịu trách nhiệm cho ba nhiệm vụ chính:
- Thực hiện kiểm tra và quyết định xem có nên tạo một khối hay không.
- Xử lý lựa chọn chuỗi (nếu chuỗi bị phân nhánh).
- Xác minh các khối được tạo.
Để làm cho công nghệ blockchain có thể mở rộng hơn, điều cần thiết là đơn giản hóa các quy trình phức tạp phụ thuộc vào số lượng người dùng. Khi số lượng người tham gia tăng lên, việc kết hợp chữ ký của họ một cách hiệu quả sẽ trở nên khó khăn hơn, điều này có thể làm chậm hệ thống. Trong một kịch bản điển hình, mọi bên liên quan sẽ cần ký vào một thông điệp riêng lẻ để thể hiện chữ ký đại diện cho phần lớn các bên liên quan. Mặc dù điều này là có thể về mặt kỹ thuật, nhưng nó không hiệu quả về khả năng mở rộng và tốc độ.
Với thời gian và tài nguyên cần thiết để xác thực một thông báo cụ thể và đồng bộ hóa chuỗi, điều quan trọng là cung cấp giải pháp cho phép tổng hợp nhiều chữ ký nhanh chóng và hiệu quả mà không ảnh hưởng đến bảo mật.
Thiết kế giao thức Mithril
Mithril là một giao thức được thiết kế để:
- Tận dụng cổ phần (stake) để tăng hiệu quả.
- Đảm bảo thiết lập minh bạch mà không yêu cầu phải tin cậy.
- Tận dụng sự đánh đổi giữa kích thước và hiệu quả, nhờ thiết kế thành phần mô-đun.
Mithril hoạt động trong môi trường công khai nơi người ký không cần phải tương tác với nhau để tạo ra chữ ký hợp lệ. Thay vào đó, trình tổng hợp kết hợp tất cả các chữ ký thành một và quá trình này là logarit đối với số lượng chữ ký, dẫn đến hiệu suất tuyến tính cho tập hợp Mithril. Ví dụ: khi được áp dụng cho các máy khách toàn node như Daedalus, Mithril có thể cải thiện đồng bộ hóa dữ liệu toàn node bằng cách tăng tốc độ và giảm mức tiêu thụ tài nguyên.
Mithril sử dụng cài đặt ngưỡng dựa trên tiền staking để đại diện cho một phần đáng kể trong tổng số tiền staking. Điều này khác với cài đặt tiêu chuẩn, trong đó cần có một số lượng người tham gia cụ thể để xác thực một thông báo cụ thể. Trong cài đặt ngưỡng dựa trên cổ phần, giao thức yêu cầu một phần nhỏ trong tổng số cổ phần để xác thực một thông báo nhất định và tạo chữ ký chính xác.
Mithril cũng cung cấp chứng nhận đồng thuận trong môi trường không tin cậy, nghĩa là nó không yêu cầu bất kỳ giả định tin cậy bổ sung nào bên ngoài những giả định đã có trong bằng chứng cổ phần. Ví dụ: nó có thể hoạt động trong mô hình ví dưới dạng dịch vụ, trong đó ứng dụng máy trạm di động sử dụng chứng chỉ thu được từ node Mithril để đạt được mức bảo mật nâng cao. Điều này có khả năng hiệu quả hơn so với việc sử dụng phương pháp xác minh blockchain bằng chứng cổ phần (SPO) truyền thống, phương pháp này yêu cầu các giả định tin cậy bổ sung.
Mithril hoạt động như thế nào?
Có ba thành phần để tạo nên Mithril
- Bộ Tổng hợp Mithril
- Bộ Ký Mithril
- Máy trạm Mithril
Bộ Tổng hợp
Bộ Tổng hợp có nhiệm vụ chịu trách nhiệm giữ ảnh chụp nhanh (snapshot) của blockchain, được gửi tới nó bởi một một bên giám sát. Chỉ tạo bằng chứng cho ảnh chụp nhanh liên quan, sau đó tổng hợp và đăng nhập bằng chứng chỉ để đạt được số ủy thác cần thiết.
Bộ ký
Đây là một SPO tham gia vào giao thức mithril và chịu trách nhiệm xây dựng ảnh chụp nhanh cũng như tạo khóa xác minh mà nó gửi đến bộ Bộ Tổng hợp.
Máy khách
Đây là nơi người dùng giao thức tương tác với ảnh chụp nhanh. Máy khách tải xuống các ảnh chụp nhanh và chứng chỉ từ Bộ Tổng hợp, có thể được sử dụng để đồng bộ hóa blockchain.
Chứng chỉ ảnh chụp nhanh và sự đồng thuận
Các chứng chỉ rất quan trọng để tạo ra các ảnh chụp nhanh có thể kiểm chứng và đáng tin cậy của blockchain. Cần phải có một số chữ ký nhất định kèm theo chứng chỉ để chứng minh tính hợp lệ của nó. tức là chúng ta cần n trong số m , trong đó n là số chữ ký và m là số thành viên tham gia, để xác minh chứng chỉ.
Mithril tiến thêm một bước với tính năng đa chữ ký dựa trên cổ phần, nghĩa là không chỉ số lượng chữ ký mà còn cả cổ phần của họ. Điều này bổ sung thêm một lớp bảo mật và độ tin cậy cho ảnh chụp nhanh. Điều này được tham số hóa bởi giá trị k, là kích thước của ủy thác cần thiết để chứng chỉ được chấp nhận.
Mithril kích hoạt chữ ký nhiều bên bằng cách cho phép nhiều bên ký một tin nhắn bằng cách giữ một loạt xổ số riêng lẻ (M) . Nếu một tin nhắn được ký bởi một số người chiến thắng nhất định (K) từ những cuộc xổ số đó, thì nó được coi là hợp lệ. Mỗi người dùng cố gắng ký vào tin nhắn và sau đó chuyển chữ ký của họ thông qua một chức năng hoạt động giống như xổ số.
Chức năng này cho phép người dùng xem chữ ký của họ có phải là một mục xổ số trúng thưởng hay không và xuất ra mà không cần chờ đợi. Khi có đủ chữ ký từ các xổ số khác nhau, chúng có thể được kết hợp thành một chữ ký Mithril duy nhất.
Các bước ký Mithril
pscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/images
Xem thêm [Các giai đoạn hoạt pscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/imagesđộng của Mithril](/docs/News/tech/Mithril_nhe_hon_va_hieu_qua_honpscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/images) pscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/images Cài đặt thông sốpscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/images pscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/images Để sử dụng giao thức Mithril, npscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/imagesgười dùng cần thiết lập một số thông số nhất định. Trước tiên, họ phải xác định cài đặt nhóm spscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/imagesẽ diễn ra quá trình mã hóa. pscp -p -P 22 D:\Docusaurus\cardano\build\assets\images\20230220-2fc698750aff94c07f1f96316451b80d.jpg fimi@185.252.233.204:/home/fimi/web/assets/images Họ cũng cần chọn số lượng cuộc bầu cử mà họ sẽ tổ chức, được biểu thị bằng phạm vi chỉ số M và đặt quy mô ủy thác K, là số người chiến thắng trong cuộc bầu cử phải ký chữ ký để được chấp nhận.
Nó cũng cần thiết để cung cấp một chuỗi tham chiếu cho hệ thống bằng chứng. Điều này có thể thực hiện được một cách minh bạch và không yêu cầu bất kỳ giả định có độ tin cậy cao nào.
Khởi tạo
Trong giai đoạn khởi tạo, người dùng nên cập nhật phân phối trạng thái, cho phép mỗi bên liên quan biết cổ phần của họ. Họ cũng phải đăng ký khóa của mình, việc này có thể được thực hiện trong hoặc ngoài chuỗi.
Cuối cùng, người dùng phải phân phối cổ phần và nén các khóa kiểm tra của họ bằng cây Merkle. Điều này cho phép chữ ký Mithril được xác minh bằng một hàm băm duy nhất đại diện cho cây, giúp duy trì kích thước trạng thái cần thiết để xác minh chữ ký nhỏ.
Hoạt động
Người dùng có thể tạo, kết hợp và xác nhận chữ ký Mithril khi làm việc với chuỗi. Việc tạo chữ ký liên quan đến việc người dùng cố gắng xác minh xem chữ ký được tạo của họ có phải là người chiến thắng trong một trong các cuộc xổ số song song hay không. Nếu đúng như vậy, người dùng sẽ phát chữ ký của họ. Nếu có đủ chữ ký hỗ trợ một thông điệp cụ thể trên các xổ số khác nhau, chúng có thể được kết hợp thành một chữ ký Mithril duy nhất. Sau đó, nó có thể được phát sóng và xác minh bởi bất kỳ ai chỉ bằng cách sử dụng chuỗi tham chiếu cho hệ thống bằng chứng và hàm băm cây Merkle ngắn của phân phối cổ phần.
Một người dùng có thể tạo chữ ký với Mithril như sau:
Để bắt đầu, người dùng sẽ kiểm tra số tiền staking của họ và sử dụng hàm điểm số để xác định ngưỡng điểm số T. Sau đó, họ sẽ cố gắng tạo chữ ký ứng viên S.
Đối với mỗi chỉ mục, họ sẽ đánh giá xem chữ ký ứng cử viên mà họ đã tạo, ghép nối với thông điệp họ đã ký, có tạo ra giá trị điểm thấp hơn ngưỡng T của họ hay không khi đối chiếu với số chỉ mục của xổ số.
Nếu đúng như vậy, chữ ký ứng cử viên mà họ đã tạo là người chiến thắng trên số chỉ mục cụ thể đó. Nếu không, họ sẽ thử lại.
Sau khi thử tất cả các chỉ mục có thể, người dùng có thể có một hoặc nhiều chỉ mục mà chữ ký S của họ hợp lệ. Đối với mỗi chỉ mục đó, họ có thể tạo một chữ ký riêng bao gồm chữ ký ứng cử viên của họ, số chỉ mục hợp lệ và bằng chứng xác minh điểm của họ phù hợp với cổ phần đã đăng ký.
Lợi ích của Mithril
Giao thức Mithril mang lại một số lợi ích cho việc phát triển các giải pháp blockchain:
Tăng khả năng mở rộng: Hiệu suất tuyến tính của Mithril cho phép tổng hợp chữ ký hiệu quả, giúp cải thiện khả năng mở rộng trong cài đặt blockchain.
Mithril cũng có thể kích hoạt quá trình khởi động trạng thái, nghĩa là bắt đầu một blockchain mới từ đầu. Điều này đạt được thông qua việc sử dụng node bootstrapping, khởi tạo blockchain và đặt bộ trình xác thực ban đầu.
Node bootstrapping chịu trách nhiệm tạo khối đầu tiên và phân phối nó cho phần còn lại của mạng. Việc sử dụng sơ đồ chữ ký ngưỡng dựa trên cổ phần của Mithril đảm bảo rằng bộ xác thực ban đầu đại diện cho phân phối cổ phần tổng thể, cung cấp một cách công bằng và an toàn để khởi động mạng.
Một trường hợp sử dụng tiềm năng khác cho Mithril là giải quyết các vấn đề về lòng tin trong các ứng dụng blockchain. Niềm tin có thể là một mối quan tâm đáng kể trong các hệ thống phi tập trung, vì không có cơ quan trung ương nào xác minh tính xác thực của thông tin.
Chứng nhận đồng thuận không tin cậy của Mithril có thể giúp giảm bớt những lo ngại này bằng cách cho phép các node đạt được sự đồng thuận mà không cần các giả định tin cậy bổ sung. Điều này có thể đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng mà niềm tin có tầm quan trọng đặc biệt, chẳng hạn như trong quản lý chuỗi cung ứng hoặc giao dịch tài chính.
Mithril là một dự án mới đầy hứa hẹn đang được phát triển bởi IOHK nhằm giải quyết một số thách thức quan trọng trong lĩnh vực công nghệ blockchain.
Sơ đồ chữ ký dựa trên phần cổ của nó có khả năng cải thiện khả năng mở rộng và hiệu quả của tập hợp đa chữ ký, cho phép khởi động trạng thái và giải quyết các vấn đề về xin vui lòng tin trong các ứng dụng phi file trung.
Khi dự án phát triển và trưởng thành, sẽ rất thú vị khi xem cách nó được thông qua và áp dụng trong hệ sinh thái blockchain mở rộng hơn.
Tuy nhiên, Mithril đại diện cho một bước tiến đáng kể trong việc phát triển các giải pháp blockchain an toàn và có thể mở rộng.
Nguồn bài viết tại đây
Đọc thêm các bài viết liên quan tại thẻ Tags bên dưới