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详解Starknet全新客户端Beerus:如何实现无需信任的状态验证?,starnetwork注册教程

区块链 岑岑 本站原创

绘制无国籍的未来

翻译和校对:“StarkNet中文社区”

详解Starknet全新客户端Beerus:如何实现无需信任的状态验证?

作为Starknet的无状态客户端,比鲁斯建立在以太坊的Helios light客户端之上,没有任何状态信息。Starknet加密证明可以实现无信任状态验证,这也是以太坊不具备的功能。比鲁斯通过Starknet存储证明验证以太坊的STARK证明,将不可信数据转换为可信数据。开发者加入到比鲁斯的开发中,为构建一个安全、去中心化的Starknet生态系统贡献自己的力量。以太坊状态是对所有以太坊账户的全面记录,记录了每个账户的余额、部署的智能合约、相关存储等信息。随着新账户的不断增加和新智能合约的部署,以太坊的地位将会无限扩大。

虽然各种扩容方案都是为了减少以太坊状态增长的影响,但总体趋势依然是向上的。以上设计特点导致以太坊的状态规模无止境的增长,会产生很多影响。对于网络参与者来说,验证以太网研讨会中所有数据的准确性非常重要,因为操作员和用户必须确保他们使用的是有效的信息。

2017年,社区首次意识到这个问题,提出了无状态以太坊的概念。与字面意思相反,以太坊中的“无状态”并非没有状态。正如本·埃丁顿所说:“无国籍”意味着将提供和存储以太网状态的责任委托给网络中的另一个参与者。简而言之,无状态以太坊客户端选择它想要维护的状态。

轻客户端和无状态客户端虽然轻客户端和无状态客户端都致力于解决以太坊状态无限增长的问题,但它们之间的微妙区别在于,轻客户端需要一些关于以太坊状态的信息,而像比鲁斯这样的无状态客户端不需要任何关于以太坊状态的信息。

比鲁斯是Starknet的无状态客户端,Starknet是由以太坊的轻量级客户端Helios构建的。

Starknet在协议中集成了加密证书,为轻客户端和无状态客户端创造了亮眼的性能,还具备以太坊不具备的功能。它们不仅可以让网络参与者验证共识,还可以验证无信任状态的有效性。

将来,轻客户端和无状态客户端都有可能改变区块链领域的游戏规则。

全新的基础设施范式:由于资源需求低,轻客户端有助于分散的Web3基础设施变得更加民主,从而吸引更多的参与者加入。无信任的跨链:现在大部分跨链交易都需要签更多钱包才能实现资产转移。使用轻客户端可以建立一个无信任的跨链协议,而不依赖于集中的中介。更安全的钱包:现在大部分加密货币钱包都需要与集中式服务提供商进行通信,才能维持正常运行。使用轻客户端可以构建一个完全去中心化的钱包,让用户获得更多的资产控制权和安全性。更好,或者没有Oracle:通过将轻客户端与加密证据相结合,创建了一种验证外部数据的安全方法。物联网(IoT):轻客户端非常轻,可以完美适应处理能力和内存有限的设备,因此可以为物联网提供新的可能性。以轻客户端为智能合约:将另一条链的轻客户端部署为智能合约,用户可以根据另一条链的状态进行决策,同时获得更高的安全性。轻客户端的操作方式轻客户端的简化操作流程;

轻客户端下载以太坊块头,包含每个块的默克尔根。轻型客户端使用这些块头来验证以太坊共识的有效性,而无需下载每个块的完整内容。(在Starknet中,加密证明内置在协议中,轻客户端可以验证状态和共识的有效性。当用户想要与智能合约进行交易或交互时,轻客户端向整个节点发送请求。整个节点反馈完成事务所需的信息。轻客户端使用下载的块头来保证整个节点反馈的信息是有效的。交易完成后,轻型客户端下载已添加到网络中的区块链报头,以更新区块链副本。获取以太坊中的根hash,每个块包含该块中所有事务的默克尔树。默克尔树是一种数据结构,可以有效验证单个事务,而无需验证整个块。默克尔树的根哈希是整个默克尔树的加密哈希值,包含在每个块的块头中。这个根散列代表直到最新块的整个区块链状态。

以太坊轻客户端需要这个根哈希值来验证区块链上最新块的真实性和状态。通过验证默克尔根的哈希值,轻客户端可以确保最新的块没有被恶意篡改。

轻客户端有两种方式获得根哈希值:依赖整个节点或同步委员会。

全节点身份验证轻型客户端依赖于所有节点来获取具有根哈希值的最新块。整个节点跟踪最新块的所有签名并验证它们。但是,这种资源密集型方法要求轻型客户端依赖一个集中的授权机构来获取最新的块,这与运行轻型客户端的目的背道而驰。

在以太网共识层的同步委员会中,同步委员会是一个由512个随机选择的验证器组成的组。每256个周期(约27小时),选出一个新的委员会。委员会负责签署每个新时隙的块报头。如果超过三分之二的同步委员会认可该状态,则轻客户端可以认为该状态是正确的。

同步委员会和轻型客户端一起工作来简化验证过程。轻客户端只需要知道之前验证过的块头,拥有上一个、当前和下一个同步委员会成员的信息,就可以验证以太坊的状态。通过这种方式,轻型客户端可以验证已验证块的准确性,而无需访问整个验证器集或历史状态。这种方法大大降低了验证块头所需的计算能力。

弱主观性检查点为了找到当前的同步委员会,轻型客户端需要获得一个弱主观性检查点。弱主观检查点类似于创建块,但它不在区块链的创建位置。它只是代表一个被全网公认为标准链永久部分的块。

弱主观检查点的概念不同于块的最终确定的概念。当一个节点遇到两个冲突的终结块时,会出现一致性失败,节点无法决定标准分叉。但是,如果节点遇到与弱主观检查点冲突的块,它会立即拒绝它。在节点的分叉选择中,最近的弱主观检查点被视为网络的新创建块。

HeliosHelios由a16z开发,是一款基于Rust的以太坊轻客户端。可以两秒同步,所需存储空非常小,完全保证了无信任访问以太坊。Helios可以通过与集中式RPC供应商合作来验证以太坊状态的真实性,而无需运行整个节点。Helios易于使用,用户可以从任何设备安全地访问链上的数据。

与大多数其他以太坊客户端不同,Helios紧密结合了执行层和共识层。这样,Helios用户只需要安装并运行一个软件。

BeerusBeerus受Helios启发,使用Helios的Starknet无状态客户端。目标是提供一个易于使用的客户端来查询Starknet状态,并使用上述Merkle证明与合同进行交互。

比鲁斯核心部件非常重要,所有繁琐的操作都由他完成。通过运行比鲁斯核心,我们可以与两个不可信的RPC源通信,即Helios light client和Starknet full node的执行层,并获得对所有以太坊端点的访问权限。这就是神奇之处。比鲁斯将这些不可信的数据转化为可信的数据。

详解Starknet全新客户端Beerus:如何实现无需信任的状态验证?

比鲁斯的运营模式下面我们以查询Starknet合约储值为例来概述一下比鲁斯的工作原理:

比鲁斯与赫利俄斯同步,赫利俄斯通过弱主观检查点与同步委员会同步,保证了赫利俄斯接收到的根哈希值的可靠性。接下来,查询Starknet以检查给定的契约存储密钥是否存在。然后从Starknet的所有节点接收最近验证的块存储证书。该存储证书验证最近验证的块的存储契约是否存在。比鲁斯核心继续向赫利俄斯请求STARKnet状态根,并获得和验证以太坊上发布的Stark证书。将从以太坊接收的证书与Starknet的所有节点接收的存储证书进行比较。如果证明是一致的,就可以确认数据已经在以太坊验证过了,所以是准确的。最后,将经过验证的数据无信任地返回给用户。

详解Starknet全新客户端Beerus:如何实现无需信任的状态验证?

得出结论:比鲁斯是Starknet的无状态客户端,使用以太坊的Helio light客户端可以实现无信任状态验证。轻客户端和无状态客户端具有分散Web3基础设施的潜力,并释放早期不可能的各种用例。

比鲁斯不需要大量的状态信息,只需要根据以太坊上公布的StarkNet证书来验证Starknet存储证书即可。通过这种方式,比鲁斯可以将不可信数据转化为可信数据,甚至可以使资源有限的设备安全运行,而不依赖于所有节点。

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