Майбутні напрямки розвитку системи атестації Ethereum

Співзасновник Ethereum Віталік Бутерін нещодавно опублікував серію статей про майбутній розвиток протоколу Ethereum, що охоплюють шість ключових етапів дорожньої карти Ethereum. У цій статті буде приділено увагу першій частині дорожньої карти "The Merge", де буде розглянуто потенційні технічні вдосконалення механізму атестації (PoS) та шляхи їх реалізації.

З того часу, як Ethereum завершив перехід від доказу роботи (PoW) до атестації (PoS) майже два роки тому, система PoS демонструє відмінні результати в стабільності, продуктивності та децентралізації. Проте, все ще є деякі важливі сфери, які потребують подальшої оптимізації.

Розвиток Ethereum у 2023 році зосереджується на двох аспектах: по-перше, покращення технічних характеристик, таких як підвищення стабільності, продуктивності та доступності для малих валідаторів; по-друге, реагування на ризики централізації через коригування економічної моделі.

Основна мета "Злиття"

1. Реалізація одночасної детермінації (SSF): скорочення часу остаточного підтвердження блоку з 15 хвилин до одного тимчасового слота.

2. Максимізація швидкості підтвердження та завершення транзакцій за умови збереження децентралізації.

3. Знизити поріг для окремого стейкінгу, підвищити досяжність участі дрібних стейкерів.

4. Підвищення загальної стійкості системи.

5. Підвищення здатності Ethereum протистояти атакам на 51%, включаючи запобігання реверсії остаточності, блокування та цензуру.

Одночасна детермінація та демократизація стейкінгу

Наразі підтвердження блоків у Ethereum потребує близько 15 хвилин, а поріг для стейкінгу становить 32 ETH. Це є результатом компромісу між трьома цілями:

• Максимізація кількості учасників стейкінгу
• Мінімізувати остаточний час підтвердження
• Мінімізувати витрати на виконання вузла

В ідеальних умовах Ethereum прагне досягти двох покращень, зберігаючи економічну остаточність.

1. Стиснути час підтвердження блоку до одного слота (12 секунд або менше)
2. Знизити поріг стейкінгу з 32 ETH до 1 ETH

Ці покращення принесуть користувачам вищий рівень безпеки та зручніші можливості для участі. Однак для досягнення цих цілей існує виклик у вигляді збільшення витрат на вузли.

Однозначна схема

Для вирішення проблеми витрат на вузли при великій участі валідаторів наразі існує кілька альтернативних рішень:

1. Оптимізуйте протокол агрегації підписів, наприклад, використовуючи технологію ZK-SNARKs.

2. Механізм комітету Orbit: через випадковий відбір комітету середнього розміру, який відповідає за остаточне затвердження ланцюга, одночасно підтримуючи високі витрати на атаки.

3. Подвійний механізм застави: встановлено дві категорії заставних порогів, лише заставники з високим порогом можуть безпосередньо брати участь у фінальному економічному процесі.

Кожен варіант має свої переваги та недоліки, які потрібно зважити між безпекою, децентралізацією та технічною здійсненністю.

Вибори єдиного таємного лідера

Наразі наступного пропонента блоку можна дізнатися заздалегідь, що створює ризики для безпеки. Протокол виборів єдиного таємного лідера (SSLE) має на меті приховати інформацію про пропонента за допомогою криптографічних технологій, відкриваючи її лише під час створення блоку. Однак реалізація достатньо простого та ефективного протоколу SSLE досі стикається з викликами.

Швидше підтвердження транзакцій

Скорочення часу підтвердження транзакцій з 12 секунд до 4 секунд значно покращить досвід користувачів та ефективність DeFi-протоколів. Існує два основних технічних напрямки:

1. Зменшити час затримки до 8 секунд або 4 секунд
2. Дозволити пропонентам публікувати попереднє підтвердження в межах одного тимчасового інтервалу

Однак скорочення часу вікна може призвести до ризику централізації валідаторів, а метод попереднього підтвердження важко покращити продуктивність у найгіршому випадку.

Опір загрозам квантових обчислень

Стикаючись із потенційною загрозою квантових обчислень, Ethereum потребує розробки альтернативних рішень на основі хешування або інших анти-квантових технологій для частин протоколу, що залежать від еліптичних кривих. Це також одна з причин, чому Ethereum зберігає консерватизм у дизайні атестації.

Висновок

Технічна еволюція системи атестації Ethereum стикається з численними викликами. Щоб впоратися з цими викликами, розробка односекундної остаточної детермінованості, демократизація стейкінгу, вибори єдиного таємного лідера, швидше підтвердження транзакцій, а також альтернативи для захисту від квантових атак є ключовими проблемами, які Ethereum потрібно вирішити.

В процесі технологічного оновлення команда Ethereum постійно досліджує та інновує, зважуючи різні технологічні рішення, щоб знайти найкращий шлях розвитку, досягти більшої безпеки, продуктивності та рівня децентралізації.