Майбутнє розвитку системи атестації Ethereum

Співзасновник Ethereum Віталік Бутерін нещодавно опублікував серію статей про майбутній розвиток протоколу Ethereum. У цій статті ми зосередимося на першій частині дорожньої карти "The Merge", обговорюючи потенційні технологічні покращення системи атестації.

Від моменту переходу з доказу роботи на атестацію минуло майже два роки, і Ethereum показує відмінні результати в стабільності, продуктивності та децентралізації. Проте все ще є деякі ключові області, які потребують подальшого вдосконалення. Дорожня карта на 2023 рік в основному зосереджена на вдосконаленні технічних характеристик і економічних змінах для реагування на ризики централізації.

Основна мета

1. Реалізація одновременно-сегментної детермінації (SSF), значне скорочення часу остаточного підтвердження блоку
2. Прискорити підтвердження та завершення транзакцій, зберігаючи децентралізацію
3. Знизити бар'єр для стейкінгу, підвищити доцільність особистого стейкінгу
4. Посилення стійкості системи
5. Підвищення стійкості та відновлювальної здатності до атаки 51%

Одночасна детермінованість та демократизація стейкінгу

Наразі фіналізація блоків Ethereum займає близько 15 хвилин, а мінімальний поріг стейкінгу становить 32 ETH. Це компроміс між трьома цілями: максимізацією участі, мінімізацією часу фіналізації та витратами на запуск вузлів.

В ідеальному випадку Ethereum сподівається зберегти економічну остаточність одночасно:

1. Скоротити час остаточного підтвердження блоку до 12 секунд.
2. Знизити мінімальний поріг застави з 32 Етер до 1 Етер

Ці покращення дозволять більшій кількості користувачів скористатися перевагами безпеки, яку забезпечує механізм остаточності, та значно підвищать здійсненність особистого стейкінгу.

Одночасний детермінований план

Щоб вирішити суперечність між швидшим визначенням і демократизацією атестації та мінімізацією витрат на вузли, наразі існує кілька схем:

1. Використання більш розвинутого протоколу агрегації підписів, наприклад, з використанням ZK-SNARKs
2. Механізм Orbit комітету, за який відповідає випадково обраний середній комітет, що визначає остаточну визначеність.
3. Подвійний механізм стейкінгу, високий рівень відповідає за економічну остаточність, низький рівень має інші права та обов'язки.

Кожен варіант має свої переваги і недоліки, які потрібно зважити з огляду на безпеку, рівень децентралізації та інші аспекти.

Вибори єдиного секретного лідера

Зараз, хто запропонує наступний блок, є передбачуваним, що створює проблеми безпеки. Рішенням є використання криптографії для створення "сліпого" ідентифікатора для кожного валідатора та проведення багаторазових перестановок і повторного сліпіння. Але реалізація достатньо простої та стійкої до квантових атак схеми все ще є викликом.

Швидше підтвердження транзакцій

Скорочення часу підтвердження транзакції з 12 секунд до 4 секунд суттєво покращить користувацький досвід і підвищить ефективність. Існує два основних технологічних напрямки: скорочення часу слотів або дозволення публікації попереднього підтвердження в одному слоті. Але ці рішення мають певні обмеження, які потребують подальшого вивчення.

Захист від квантових атак

Стикаючись з можливими загрозами з боку квантових обчислень, Ethereum має розробити альтернативні рішення на основі хешування або інших стійких до квантових атак для поточних протоколів, що залежать від еліптичних кривих. Це підкреслює важливість збереження консервативності в дизайні атестації.

Висновок

Технічна еволюція системи атестації Ethereum стикається з безліччю викликів. Питання остаточної визначеності за один часовий слот, демократизація стейкінгу, вибори єдиного таємного лідера, швидше підтвердження транзакцій та захист від квантових атак потребують вирішення. Віталік запропонував кілька комбінацій технічних рішень, які вказують шлях для майбутнього розвитку системи PoS Ethereum. У цьому процесі Ethereum постійно досліджує інновації, зважуючи вибір між різними рішеннями для досягнення вищого рівня безпеки, продуктивності та децентралізації.