以太坊輕客戶端Helios：實現無需信任的區塊鏈訪問

a16z Crypto推出了一款名爲Helios的以太坊輕客戶端。這個基於Rust語言的客戶端旨在提供完全無需信任的以太坊訪問。讓我們一起來了解這項創新技術的細節。

區塊鏈技術的一大優勢在於無需信任中介就能掌控自己的財富和數據。以太坊等區塊鏈在很大程度上實現了這一承諾，讓用戶真正擁有自己的資產。然而，爲了便利性，我們也做出了一些妥協。其中之一就是使用中心化的RPC服務器。

許多用戶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，方便用戶訪問鏈上數據。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。

這種系統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。爲解決這一問題，Helios應運而生。它能將來自不可信中心化RPC提供商的數據轉換爲可驗證的本地RPC。結合中心化RPC，Helios可以在不運行完整節點的情況下驗證數據真實性。

Helios的一大特點是快速同步。它只需約兩秒就能完成同步，無需額外存儲空間。用戶可以通過各種設備（包括手機和瀏覽器插件）安全地訪問鏈上數據。這解決了便利性和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，依賴中心化基礎設施可能導致一種新型的三明治攻擊。這種攻擊不是在以太坊交易內存池中進行，而是通過模擬我們依賴的中心化基礎設施來設置陷阱。

用戶在去中心化交易所進行交易時，會向智能合約提供幾個參數，其中最關鍵的是交易必須達到的"最小產出"。這個參數通常被稱爲"滑點"，用於防範價格波動和三明治攻擊。

然而，如果RPC提供商給出的去中心化交易所智能合約報價不準確，用戶可能會被誤導，簽署一個最小產出參數過低的兌換交易。更糟糕的是，惡意RPC提供商可能會私下扣留這筆交易，而不是將其廣播到公共內存池，從中牟利。

這種攻擊的根本原因是信任他人提供區塊鏈狀態信息。爲了避免這種風險，有經驗的用戶通常會選擇運行自己的以太坊節點。但這需要大量時間和資源投入，對多數用戶來說仍然是一個挑戰。

Helios的工作原理

Helios由執行層和共識層組成，兩層緊密耦合，用戶只需安裝和運行單個軟件即可。它的共識層使用一個已知的信標鏈區塊哈希，通過連接不可信的RPC，以可驗證的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可信的執行層RPC結合，驗證鏈上狀態的各種信息。

共識層輕客戶端利用了信標鏈的同步委員會機制。通過一系列復雜的步驟，Helios能夠快速檢閱區塊鏈歷史，從過去的任一區塊哈希開始，一直同步至當前的區塊哈希。

執行層輕客戶端則通過將經過共識層驗證的信標區塊頭與不可信的執行層RPC結合使用，提供經過驗證的執行層數據。這些數據可以通過Helios在本地托管的RPC服務器訪問。

Helios的應用前景

Helios爲用戶提供了一種便捷方式，可以從任何設備安全地訪問鏈上數據。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的支持使開發人員可以輕鬆將Helios嵌入Javascript應用程序中。這將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還有很多發展空間。比如支持直接從P2P網路獲取輕客戶端數據、部署更多RPC方法、構建WebAssembly版本、與錢包軟件直接集成等。這些進展都將進一步推動以太坊生態系統的發展和安全性的提升。