El camino de la evolución técnica del sistema de atestación de Ethereum

El cofundador de Ethereum, Vitalik Buterin, publicó recientemente una serie de artículos sobre el desarrollo futuro de Ethereum, que cubren seis etapas clave de su hoja de ruta. Este artículo se centrará en analizar la primera etapa "The Merge", explorando las direcciones potenciales de mejora y las rutas de implementación del mecanismo de atestación (PoS).

"The Merge" marca una importante transformación de Ethereum de prueba de trabajo (PoW) a prueba de participación (PoS). A pesar de que Ethereum como sistema PoS ha estado funcionando de manera estable durante casi dos años y ha mostrado un rendimiento excelente, todavía hay varios aspectos que necesitan ser optimizados aún más.

Objetivo central

1. Implementar determinismo de un solo slot (SSF), reduciendo el tiempo de confirmación final del bloque de 15 minutos a un solo slot.

2. Maximizar la velocidad de confirmación y finalización de transacciones bajo el principio de mantener la descentralización.

3. Reducir el umbral de staking y aumentar la viabilidad del staking personal.

4. Mejorar la solidez general del sistema.

5. Mejorar la resistencia y la capacidad de recuperación ante ataques del 51%.

Desafíos técnicos y soluciones

determinación de un solo intervalo y democratización del staking

Actualmente, la finalización de bloques en Ethereum requiere aproximadamente 15 minutos, y el umbral mínimo de participación es de 32 ETH. Esta configuración se realiza para equilibrar tres objetivos: la cantidad de validadores, el tiempo de finalización y los costos de operación de los nodos.

En un escenario ideal, Ethereum espera mantener la finalización económica al mismo tiempo:

• Reducir el tiempo de confirmación final del bloque a menos de 12 segundos
• Reducir el umbral mínimo de staking a 1 Ether

Para lograr estos objetivos, actualmente hay varias soluciones:

1. Mejorar el protocolo de agregación de firmas, por ejemplo, utilizando la tecnología ZK-SNARKs.

2. Adoptar un mecanismo de comité Orbit, seleccionando aleatoriamente un comité mediano para ser responsable de la confirmación final de la cadena.

3. Implementar un mecanismo de doble estaca, estableciendo dos tipos de estacadores con diferentes requisitos de depósito.

elección de líder secreto único

Actualmente, el proponente del siguiente bloque es predecible, lo que presenta un riesgo de seguridad. La solución es ocultar la información del proponente antes de la generación del bloque, pero implementar un protocolo lo suficientemente simple no es tarea fácil.

Acelerar la confirmación de la transacción

Reducir el tiempo de confirmación de transacciones de 12 segundos a 4 segundos puede mejorar significativamente la experiencia del usuario. Principalmente hay dos métodos:

• Reducir el tiempo de intervalo a 8 segundos o 4 segundos
• Permitir a los proponentes publicar preconfirmaciones en un único intervalo de tiempo.

Sin embargo, estos métodos enfrentan desafíos técnicos y riesgos potenciales.

amenaza de computación cuántica

Frente a la amenaza potencial de la computación cuántica, Ethereum necesita desarrollar alternativas basadas en hash u otras que sean resistentes a la cuántica para las partes del protocolo que actualmente dependen de curvas elípticas.

Conclusión

Ethereum enfrenta numerosos desafíos en la optimización de su sistema PoS. La determinación final en un solo intervalo de tiempo, la democratización del staking, la elección de un líder secreto único, la confirmación de transacciones más rápida y el desarrollo de soluciones contra ataques cuánticos son problemas clave que necesitan ser resueltos.

El equipo de Ethereum está explorando activamente diversas soluciones tecnológicas, sopesando pros y contras, para encontrar la mejor ruta de desarrollo, mejorando continuamente la seguridad, el rendimiento y el grado de descentralización del sistema. Este proceso refleja el espíritu de innovación continua y auto-mejora de la comunidad de Ethereum.