Техническая эволюция системы аттестации Ethereum

Сооснователь Ethereum Виталик Бутерин недавно опубликовал ряд статей о будущем развития Ethereum, охватывающих шесть ключевых этапов его дорожной карты. В этой статье мы сосредоточимся на первом этапе "The Merge", обсудим потенциальные направления улучшения механизма аттестации (PoS) и пути его реализации.

"Слияние" ознаменовало значительную трансформацию Ethereum от доказательства работы (PoW) к доказательству доли (PoS). Хотя Ethereum как система PoS стабильно работает почти два года и показывает отличные результаты, все же есть несколько аспектов, которые необходимо дополнительно оптимизировать.

Основная цель

1. Реализовать одновременную детерминированность (SSF), сократив время окончательного подтверждения блока с 15 минут до одного временного слота.

2. Максимизация скорости подтверждения и завершения транзакций при условии сохранения децентрализованности.

3. Снизить порог залога, повысить осуществимость личного залога.

4. Укрепление общей устойчивости системы.

5. Повышение устойчивости к атакам 51% и способности к восстановлению.

Технические вызовы и решения

Одноразовая временная определенность и демократия стейкинга

В настоящее время окончательное подтверждение блоков Ethereum занимает около 15 минут, а минимальный порог ставки составляет 32 Эфир. Эта настройка направлена на балансировку трех целей: количества валидаторов, времени окончательного подтверждения и затрат на работу узлов.

В идеале Ethereum надеется сохранить экономическую окончательность одновременно:

• Сократить время окончательного подтверждения блока до 12 секунд
• Снизить минимальный порог залога до 1 ETH

Для достижения этих целей в настоящее время существует несколько решений:

1. Улучшение протокола агрегации подписей, например, с использованием технологии ZK-SNARKs.

2. Использование механизма комитета Orbit, который отвечает за окончательное определение цепочки через случайный отбор среднего комитета.

3. Реализовать механизм двойного залога, установив разные требования к депозитам для двух категорий залогодателей.

Единое секретное выборы лидера

В настоящее время следующий предложитель блока предсказуем, что создает угрозу безопасности. Решение состоит в том, чтобы скрыть информацию о предложителе перед генерацией блока, но реализовать достаточно простую протокол не является легкой задачей.

Ускорить подтверждение транзакции

Сокращение времени подтверждения транзакции с 12 секунд до 4 секунд значительно улучшит пользовательский опыт. Существует два основных метода:

• Сократить время интервала до 8 секунд или 4 секунд
• Разрешить предложителям публиковать предварительное подтверждение в одном временном слоте

Однако эти методы сталкиваются с техническими проблемами и потенциальными рисками.

Антиквантовая угроза

В условиях потенциальной угрозы квантовых вычислений Ethereum необходимо разработать альтернативные решения на основе хеширования или других стойких к квантовым атакам технологий для текущей части протокола, зависящей от эллиптических кривых.

Заключение

Ethereum сталкивается с множеством вызовов в оптимизации системы PoS. Ключевыми вопросами, которые необходимо решить, являются окончательная определенность в одиночном временном слоте, демократизация стейкинга, выбор единого секретного лидера, более быстрая подтверждение транзакций и разработка решений для противодействия квантовым атакам.

Команда Ethereum активно исследует различные технологические решения, взвешивая их плюсы и минусы, чтобы найти лучший путь развития, постоянно повышая безопасность, производительность и уровень децентрализации системы. Этот процесс отражает дух постоянных инноваций и самосовершенствования сообщества Ethereum.