Майбутнє розвитку механізму атестації Ethereum

Нещодавно співзасновник Ethereum Віталік Бутерин опублікував низку статей про майбутній розвиток протоколу Ethereum. Ці статті охоплюють шість ключових етапів дорожньої карти Ethereum, включаючи злиття, сплеск, очищення, край, прибирання та розширення. У цій статті буде зосереджено увагу на першому етапі "злиття", аналізуючи потенційні напрямки вдосконалення механізму атестації та шляхи його реалізації.

Віталік вважає, що перехід від доказу роботи до атестації є найважливішою віхою в історії Ethereum. Хоча поточна система атестації працює стабільно, демонструючи відмінні показники продуктивності та децентралізації, все ж існує простір для вдосконалення. Дорожня карта на 2023 рік в основному зосереджена на оптимізації технічних характеристик і коригуванні економічних механізмів, щоб впоратися з ризиками централізації.

Основні цілі етапу злиття

1. Реалізація односекундної детермінації (SSF): скорочення часу остаточного підтвердження блоку з 15 хвилин до одного секунда.

2. Прискорити підтвердження та завершення транзакцій, зберігаючи децентралізацію.

3. Знизити поріг окремого стейкінгу, підвищити досяжність участі малих стейкерів.

4. Підвищення стабільності системи.

5. Підвищення стійкості Ethereum до атак на 51% та відновлювальної здатності.

Одночасна детермінація та демократизація стейкінгу

Наразі підтвердження блоку Ethereum займає приблизно 15 хвилин, а поріг для стейкінгу становить 32 ETH. Це компроміс між максимізацією кількості валідаторів, мінімізацією часу остаточного підтвердження та зниженням витрат на експлуатацію вузлів.

В ідеальних умовах Ethereum сподівається досягти двох цілей, зберігаючи економічну остаточність:

1. Сократити фінальний час підтвердження блоку до одного інтервалу (12 секунд або менше).
2. Знизити поріг для стейкінгу з 32 Етер до 1 Етер.

Ці покращення нададуть користувачам вищий рівень безпеки та зручності, а також значно знизять поріг для окремого стейкінгу.

Реалізація одночасної детермінації

Щоб досягти одноразової детермінованості в умовах масової участі валідаторів, незначно збільшуючи витрати на експлуатацію вузлів, наразі існує кілька основних рішень:

1. Поліпшення протоколу агрегації підписів: можливо, з використанням технології ZK-SNARKs, реалізувати обробку підписів мільйонів валідаторів у межах одного слоту.

2. Механізм комітету Orbit: шляхом випадкового відбору комітету середнього розміру, відповідального за остаточне підтвердження ланцюга, одночасно підтримуючи високі витрати на атаки.

3. Двошарова механіка стейкінгу: встановлюються два типи стейкерів, стейкери з високими вимогами до депозиту безпосередньо беруть участь у фінальному економічному процесі, стейкери з низькими вимогами до депозиту виконують інші обов'язки.

Кожне рішення має свої переваги та недоліки, які потрібно зважати між безпекою, рівнем децентралізації та технічною складністю.

Вибори єдиного таємного лідера

У поточній системі наступний пропонент блоку є передбачуваним, що може призвести до вразливостей у безпеці. Протокол вибору єдиного секретного лідера (SSLE) створює "сліпі" ідентифікатори перевірки для кожного валідатора за допомогою криптографічних технологій та проводить перетасовку та повторну сліпу ідентифікацію між кількома пропонентами, щоб вирішити цю проблему.

Однак реалізація простого та ефективного протоколу SSLE все ще стикається з викликами, особливо в забезпеченні стійкості до квантових атак. У майбутньому може знадобитися впровадження універсального механізму нульових знань у протокол Ethereum, щоб зменшити складність реалізації SSLE.

Швидше підтвердження транзакцій

Подальше скорочення часу підтвердження транзакцій (наприклад, з 12 секунд до 4 секунд) суттєво поліпшить досвід користувачів та підвищить ефективність DeFi протоколів. Методи реалізації включають:

1. Скоротити час міжсигнального інтервалу до 8 секунд або 4 секунд.
2. Дозволити пропонувальникам публікувати попереднє підтвердження в одному часовому інтервалі.

Однак скорочення часу вікна може збільшити ризик концентрації валідаторів, тоді як метод попереднього підтвердження, хоча й може покращити середній випадок, не може оптимізувати найгірший випадок.

Загроза квантовим обчисленням

З огляду на потенційні загрози з боку квантових обчислень, Ethereum потрібно розробити альтернативні рішення на основі хешування або інших квантово-стійких технологій для частин протоколу, які наразі залежать від еліптичних кривих. Це підкреслює важливість збереження консервативних припущень у дизайні атестації.

Висновок

Технічна еволюція системи атестації Ethereum стикається з багатьма викликами. Щоб вирішити ці виклики, одноразова остаточна визначеність, демократизація стейкінгу, вибори єдиного секретного лідера, швидше підтвердження транзакцій та розробка рішень для захисту від квантових атак є ключовими питаннями, які потрібно вирішити Ethereum.

У процесі технологічного оновлення команда Ethereum продовжує дослідження та інновації, зважуючи різні технологічні рішення для знаходження найкращого шляху розвитку, одночасно підвищуючи безпеку, продуктивність і ступінь децентралізації. Ці зусилля закладуть основу для довгострокового здорового розвитку екосистеми Ethereum.