Các ứng dụng đa chuỗi đang trở thành nền tảng của Web3 hiện đại, cho phép tài sản, người dùng và giao thức tương tác trên nhiều mạng blockchain khác nhau. Tuy nhiên, khả năng tương tác cũng đặt ra những thách thức bảo mật mới. Các chuỗi khác nhau duy trì các tập xác thực riêng, cơ chế đồng thuận và giả định tin cậy riêng, khiến việc xác minh rằng một hành động đa chuỗi được ủy quyền một cách hợp lệ trở nên khó khăn.
Newton Protocol giải quyết thách thức này bằng một khung ủy quyền đa chuỗi phi tập trung, vừa bảo toàn bảo mật vừa cho phép tương tác liền mạch. Thay vì dựa vào các cầu tập trung hoặc các bên chuyển tiếp được tin cậy, Newton sử dụng một mô hình có thể được kiểm chứng bằng mật mã, được xây dựng dựa trên các operator của EigenLayer, chữ ký BLS và các bảng operator được đồng bộ hóa.
Trọng tâm trong kiến trúc của Newton là mô hình Source Chain và Destination Chain. Source chain — chẳng hạn Ethereum Mainnet hoặc Sepolia — đóng vai trò là nơi “ở nhà” của mạng toán tử. Tại đây, các toán tử đăng ký, đặt cọc tài sản, công bố các khóa công khai BLS của họ, và chịu trách nhiệm thông qua cơ chế slashing của EigenLayer. Destination chains, bao gồm các mạng như Base, Arbitrum, Optimism và Polygon, là nơi các ứng dụng thực sự thực thi giao dịch và thực hiện các quyết định về chính sách.
Thay vì yêu cầu mỗi destination chain liên tục liên lạc với Ethereum, Newton đồng bộ hóa thông tin toán tử thông qua một giao thức Operator Table Synchronization phi tập trung.
Khi tập các toán tử thay đổi do các đăng ký mới, cập nhật stake, hủy đăng ký hoặc các sự kiện slashing, các toán tử của Newton cùng nhau tạo ra một gốc Merkle được ký bằng BLS, biểu diễn bảng toán tử mới nhất. Ảnh chụp mật mã này bao gồm danh tính toán tử, khóa công khai và trọng số stake tại một độ cao khối cụ thể.
Bất kỳ ai cũng có thể chuyển tiếp (relay) snapshot đã được ký này một cách không cần xin phép đến các destination chains. Vì mỗi bản cập nhật mang một chữ ký BLS tổng hợp hợp lệ, các destination chains có thể tự mình xác minh tính xác thực của bảng toán tử mà không cần tin vào người chuyển tiếp. Điều này tạo ra một cơ chế đồng bộ hóa cực kỳ phi tập trung đồng thời tránh việc phải liên tục liên lạc với chuỗi nguồn.
Newton cũng tách việc đồng bộ thành hai luồng công việc độc lập.
Đường cập nhật chậm (slow path) chỉ cập nhật bảng toán tử khi có thay đổi về tư cách thành viên của toán tử. Vì các sự kiện này xảy ra tương đối hiếm, việc đồng bộ vẫn hiệu quả.
Đường đi nhanh (fast path) tập trung vào việc xác minh các chứng chỉ giao dịch. Khi bảng toán tử mới nhất đã sẵn có cục bộ, các destination chains chỉ cần thực hiện xác minh BLS nhẹ mỗi khi một lần đánh giá chính sách được hoàn tất. Cách tiếp cận này giảm đáng kể chi phí xác minh trong khi vẫn duy trì các đảm bảo bảo mật mạnh mẽ.
Để việc xác minh còn hiệu quả hơn, mỗi destination chain duy trì một Operator Table Calculator. Thay vì tra cứu từng toán tử riêng lẻ, bộ tính toán liên tục tính toán các khóa công khai tổng hợp cho mỗi quorum. Khi một bảng toán tử mới được tiếp nhận, chỉ các thay đổi được xử lý, cho phép việc xác minh vẫn nhanh ngay cả khi mạng mở rộng.
Bản thân việc xác minh xuyên chuỗi tuân theo một mô hình bảo mật nhất quán.
Trên Ethereum, Newton có thể tham chiếu trực tiếp tới registry BLS của EigenLayer. Trên các destination chains, Newton thay vào đó xác minh một chứng chỉ BN254, trong đó đóng gói chữ ký BLS tổng hợp cùng với bản chụp toán tử được dùng trong quá trình đánh giá. Vì chứng chỉ được gắn với một chuỗi cụ thể, số hiệu khối và bản chụp bảng toán tử tương ứng được ràng buộc thông qua EIP-712 typed data, nên các cuộc tấn công phát lại giữa các chuỗi (replay attacks) được ngăn chặn một cách hiệu quả.
Bảo mật vẫn dựa trên các đảm bảo kinh tế của EigenLayer.
Các toán tử phê duyệt những bảng toán tử gian lận phải chịu cùng các hình phạt slashing như các toán tử gửi các đánh giá chính sách không hợp lệ. Để làm hỏng quá trình đồng bộ, kẻ tấn công cần phải thỏa hiệp (compromise) một quorum các toán tử đã đặt stake, khiến các cuộc tấn công trở nên tốn kém về mặt kinh tế và vô cùng khó thực hiện.
Kiến trúc cũng ưu tiên tính sẵn sàng hoạt động (liveness). Nếu các điều kiện mạng tạm thời khiến không đủ toán tử ký một bảng toán tử mới, destination chains vẫn tiếp tục vận hành bằng cách sử dụng snapshot đã được xác minh gần nhất. Chỉ sau khi một ngưỡng thời gian trễ (staleness) có thể cấu hình hết hạn, các chứng chỉ mới mới bị từ chối cho đến khi một bảng toán tử đã được đồng bộ cập nhật. Cân bằng này giúp ứng dụng vẫn hoạt động trong khi ngăn việc phụ thuộc dài hạn vào thông tin validator đã lỗi thời.
Nhìn xa hơn, kiến trúc của Newton được thiết kế để hỗ trợ xác minh Zero-Knowledge (ZK) cho các bản cập nhật bảng toán tử. Thay vì yêu cầu một tập hợp chữ ký đủ (quorum), các phiên bản trong tương lai có thể tạo ra các chứng minh mật mã gọn nhẹ cho thấy sổ đăng ký toán tử đã chuyển đúng từ trạng thái này sang trạng thái khác. Điều này sẽ giảm thêm giả định về niềm tin trong khi cải thiện khả năng mở rộng trên một hệ sinh thái đa-chuỗi đang mở rộng.
Cuối cùng, Newton Protocol biến khả năng tương tác xuyên chuỗi từ một quy trình dựa trên niềm tin thành một quy trình có thể được xác minh bằng mật mã. Bằng cách kết hợp đồng bộ hóa toán tử phi tập trung, chữ ký BLS tổng hợp, xác minh chứng chỉ hiệu quả và công nghệ Zero-Knowledge sẵn sàng cho tương lai, Newton tạo ra một hạ tầng nơi các ứng dụng có thể ủy quyền giao dịch một cách tự tin trên nhiều blockchain mà không phải hy sinh phi tập trung hay bảo mật.