以太坊輕客戶端Helios：實現無需信任的區塊鏈訪問

11月8日，一款新型以太坊輕客戶端Helios問世。該客戶端基於Rust語言開發,旨在提供完全無需信任的以太坊訪問。

區塊鏈技術的一大優勢在於無需信任中介機構。通過區塊鏈,用戶可以真正掌控自己的財富和數據。然而,爲了追求便利,我們往往會做出一些妥協。其中之一就是使用中心化的RPC(遠程調用)服務器。

用戶通常會通過中心化提供商訪問以太坊。這些公司在雲服務器上運行高性能節點,爲用戶提供便捷的鏈上數據訪問。當錢包查詢代幣餘額或檢查交易狀態時,幾乎都會用到這些中心化服務。

這種模式的問題在於用戶需要信任這些提供商,無法驗證查詢結果的準確性。

Helios能夠將來自不受信任的中心化RPC提供商的數據轉換爲安全可驗證的本地RPC。結合中心化RPC,Helios可在不運行完整節點的情況下驗證數據真僞。

該客戶端約兩秒內即可完成同步,且無需存儲,用戶可通過包括手機和瀏覽器插件在內的任何設備訪問安全的鏈上數據。這有助於解決便捷性與去中心化難以兼顧的痛點。

中心化基礎設施的潛在風險

理論上,惡意的中心化RPC提供商可能會通過提供不準確的去中心化交易所報價,誘導用戶簽署不利的兌換交易。更糟的是,提供商還可能私下扣留交易並直接發送給礦工,從中牟利。

這種攻擊的根本原因在於用戶信任他人來獲取區塊鏈狀態。爲規避風險,有經驗的用戶通常會選擇運行自己的以太坊節點,但這需要耗費大量時間和資源。對於多數用戶而言,特別是使用移動設備的用戶,運行節點仍然很困難。

值得注意的是,雖然中心化RPC提供商攻擊完全可能發生,但目前尚未出現此類事件。盡管如此,在將不熟悉的RPC提供商添加至錢包前,多做些研究仍然是明智之舉。

Helios的工作原理

Helios由執行層和共識層組成,這兩層緊密耦合,用戶只需安裝和運行單個軟件即可。

共識層使用已知的信標鏈區塊哈希,連接不受信任的RPC,以可驗證方式同步至當前區塊。執行層則將這些經過驗證的信標鏈區塊與不受信任的執行層RPC結合,以驗證鏈上狀態信息,如帳戶餘額、合約存儲、交易收據和智能合約調用結果。

共識層利用了信標鏈的同步委員會機制。同步委員會由隨機選擇的512個驗證者組成,服務週期約27小時。超過三分之二委員會成員簽署的區塊頭極有可能位於規範信標鏈中。

Helios通過弱主觀性檢查點作爲信任根,該檢查點是一個可保證在過去某個時刻被納入鏈中的舊區塊哈希。通過這一機制,Helios能快速檢閱區塊鏈歷史,從過去任一區塊哈希開始,一直同步至當前區塊哈希。

執行層則利用狀態樹和Merkle證明,結合共識層驗證的狀態根,來驗證所有存儲在以太坊上的數據。

Helios的應用前景

Helios爲用戶提供了一種輕量級方案,可從任何設備安全訪問鏈上數據。用戶可以在MetaMask中將Helios作爲RPC提供商,實現無需信任地訪問各種DApp。

此外,Rust對WebAssembly的支持使應用開發人員可輕鬆將Helios嵌入Javascript應用程序中。這有望提升以太坊的安全性,減少對中心化基礎設施的依賴。

未來,Helios還有多個可能的發展方向,如支持直接從P2P網路獲取輕客戶端數據、構建可編譯至WebAssembly的版本、將其直接集成至錢包軟件中等。這些進展將進一步增強以太坊生態系統的安全性和去中心化程度。