以太坊轻客户端Helios：实现无需信任的区块链访问

a16z Crypto推出了一款名为Helios的以太坊轻客户端。这个基于Rust语言的客户端旨在提供完全无需信任的以太坊访问。让我们一起来了解这项创新技术的细节。

区块链技术的一大优势在于无需信任中介就能掌控自己的财富和数据。以太坊等区块链在很大程度上实现了这一承诺，让用户真正拥有自己的资产。然而，为了便利性，我们也做出了一些妥协。其中之一就是使用中心化的RPC服务器。

许多用户通过中心化提供商访问以太坊。这些公司在云服务器上运行高性能节点，方便用户访问链上数据。当钱包查询代币余额或检查交易状态时，几乎都会用到这些中心化服务。

这种系统的问题在于用户需要信任这些提供商，无法验证查询结果的准确性。为解决这一问题，Helios应运而生。它能将来自不可信中心化RPC提供商的数据转换为可验证的本地RPC。结合中心化RPC，Helios可以在不运行完整节点的情况下验证数据真实性。

Helios的一大特点是快速同步。它只需约两秒就能完成同步，无需额外存储空间。用户可以通过各种设备（包括手机和浏览器插件）安全地访问链上数据。这解决了便利性和去中心化难以兼顾的痛点。

中心化基础设施的潜在风险

理论上，依赖中心化基础设施可能导致一种新型的三明治攻击。这种攻击不是在以太坊交易内存池中进行，而是通过模拟我们依赖的中心化基础设施来设置陷阱。

用户在去中心化交易所进行交易时，会向智能合约提供几个参数，其中最关键的是交易必须达到的"最小产出"。这个参数通常被称为"滑点"，用于防范价格波动和三明治攻击。

然而，如果RPC提供商给出的去中心化交易所智能合约报价不准确，用户可能会被误导，签署一个最小产出参数过低的兑换交易。更糟糕的是，恶意RPC提供商可能会私下扣留这笔交易，而不是将其广播到公共内存池，从中牟利。

这种攻击的根本原因是信任他人提供区块链状态信息。为了避免这种风险，有经验的用户通常会选择运行自己的以太坊节点。但这需要大量时间和资源投入，对多数用户来说仍然是一个挑战。

Helios的工作原理

Helios由执行层和共识层组成，两层紧密耦合，用户只需安装和运行单个软件即可。它的共识层使用一个已知的信标链区块哈希，通过连接不可信的RPC，以可验证的方式同步至当前区块。执行层则将这些经过验证的信标链区块与不可信的执行层RPC结合，验证链上状态的各种信息。

共识层轻客户端利用了信标链的同步委员会机制。通过一系列复杂的步骤，Helios能够快速检阅区块链历史，从过去的任一区块哈希开始，一直同步至当前的区块哈希。

执行层轻客户端则通过将经过共识层验证的信标区块头与不可信的执行层RPC结合使用，提供经过验证的执行层数据。这些数据可以通过Helios在本地托管的RPC服务器访问。

Helios的应用前景

Helios为用户提供了一种便捷方式，可以从任何设备安全地访问链上数据。用户可以在MetaMask中将Helios作为RPC提供商，实现无需信任地访问各种DApp。

此外，Rust对WebAssembly的支持使开发人员可以轻松将Helios嵌入Javascript应用程序中。这将提升以太坊的安全性，减少对中心化基础设施的依赖。

未来，Helios还有很多发展空间。比如支持直接从P2P网络获取轻客户端数据、部署更多RPC方法、构建WebAssembly版本、与钱包软件直接集成等。这些进展都将进一步推动以太坊生态系统的发展和安全性的提升。