O futuro da direção do mecanismo de atestação do Ethereum

Recentemente, o cofundador do Ethereum, Vitalik Buterin, publicou uma série de artigos sobre o futuro desenvolvimento do protocolo Ethereum. Esses artigos cobrem seis etapas-chave do roteiro do Ethereum, incluindo a fusão, a ondulação, a purificação, a borda, a limpeza e a expansão. Este artigo irá se concentrar na primeira etapa "fusã", analisando as potenciais direções de melhoria do mecanismo de atestação e as maneiras de implementá-las.

Vitalik acredita que a transição de prova de trabalho para atestação é o marco mais importante na história do Ethereum. Embora o sistema atual de atestação funcione de forma estável, apresentando um desempenho excelente em termos de desempenho e descentralização, ainda há espaço para melhorias. O roteiro de 2023 foca principalmente na otimização das características técnicas e no ajuste dos mecanismos econômicos para lidar com os riscos de centralização.

Principais objetivos da fase de fusão

1. Implementar a determinação de um único slot (SSF): reduzir o tempo de confirmação final do bloco de 15 minutos para dentro de um slot.

2. Acelerar a confirmação e a conclusão das transações, mantendo a descentralização.

3. Reduzir o limiar para o staking individual e aumentar a viabilidade de participação dos pequenos stakers.

4. Aumentar a estabilidade do sistema.

5. Melhorar a resistência e a capacidade de recuperação do Ethereum contra ataques de 51%.

Determinismo de slot único e democratização do staking

Atualmente, a confirmação de blocos do Ethereum leva cerca de 15 minutos, e o limite de participação é de 32 ETH. Esta é uma solução de compromisso entre maximizar o número de validadores, minimizar o tempo de confirmação final e reduzir os custos de operação dos nós.

Idealmente, o Ethereum espera alcançar dois objetivos ao manter a finalidade econômica:

1. Reduzir o tempo de confirmação final do bloco para um intervalo de tempo (12 segundos ou menos).
2. Reduzir o limite de staking de 32 ETH para 1 ETH.

Essas melhorias proporcionarão aos usuários uma maior segurança e uma experiência mais conveniente, ao mesmo tempo que reduzirão significativamente a barreira para a participação individual.

Implementação da determinação de slot único

Para alcançar a determinabilidade de um único slot em um cenário de participação de validadores em grande escala, sem aumentar significativamente os custos operacionais dos nós, atualmente existem algumas soluções principais:

1. Melhorar o protocolo de agregação de assinaturas: pode-se usar a tecnologia ZK-SNARKs para processar as assinaturas de milhões de validadores em um único slot.

2. Mecanismo do Comitê Orbit: seleciona aleatoriamente um comitê de tamanho médio para a determinação final da cadeia, mantendo ao mesmo tempo altos custos de ataque.

3. Mecanismo de dupla aposta: Define dois tipos de apostadores, onde os apostadores com altos requisitos de depósito participam diretamente no processo de finalização econômica, enquanto os apostadores com baixos requisitos de depósito assumem outras responsabilidades.

Cada solução tem suas vantagens e desvantagens, sendo necessário equilibrar entre segurança, grau de descentralização e complexidade técnica.

Eleição de Líder Único Secreto

Atualmente, no sistema, o proponente do próximo bloco é previsível, o que pode levar a vulnerabilidades de segurança. O protocolo de eleição de líder secreto único (SSLE) cria um ID de "validador cego" para cada validador por meio de tecnologia de criptografia, e reorganiza e re-cega entre múltiplos proponentes para resolver esse problema.

No entanto, ainda existem desafios na implementação de um protocolo SSLE simples e eficiente, especialmente em garantir a resistência quântica. No futuro, pode ser necessário introduzir um mecanismo de prova de conhecimento zero genérico no protocolo Ethereum para reduzir a complexidade da implementação do SSLE.

Confirmação de transação mais rápida

Reduzir ainda mais o tempo de confirmação das transações (por exemplo, de 12 segundos para 4 segundos) melhorará significativamente a experiência do usuário e aumentará a eficiência dos protocolos DeFi. As formas de implementação incluem:

1. Reduzir o tempo de intervalo para 8 segundos ou 4 segundos.
2. Permitir que o proponente publique a pré-confirmação em um único slot.

No entanto, encurtar o tempo de intervalo pode aumentar o risco de centralização dos validadores, enquanto o método de pré-confirmação pode melhorar a situação média, mas não consegue otimizar o pior cenário.

Ameaça da Computação Quântica

Perante a potencial ameaça da computação quântica, o Ethereum precisa desenvolver alternativas baseadas em hash ou outras resistentes a quântica para as partes do protocolo que atualmente dependem de curvas elípticas. Isso destaca a importância de manter suposições conservadoras no design da atestação.

Conclusão

A evolução técnica do sistema de atestação do Ethereum enfrenta muitos desafios. Para enfrentar esses desafios, a determinação final de único slot, a democratização do staking, a eleição de um único líder secreto, confirmações de transação mais rápidas e o desenvolvimento de soluções contra ataques quânticos são questões-chave que o Ethereum precisa resolver.

Durante o processo de atualização técnica, a equipa do Ethereum continua a explorar e inovar, pesando diferentes soluções técnicas para encontrar o melhor caminho de desenvolvimento, ao mesmo tempo que melhora a segurança, o desempenho e o grau de descentralização. Esses esforços irão estabelecer a base para o desenvolvimento saudável a longo prazo do ecossistema Ethereum.