Perspectivas da Atualização do Sistema PoS do Ethereum: O Caminho do Equilíbrio entre Segurança e Descentralização

Os cofundadores do Ethereum recentemente publicaram uma série de artigos sobre o desenvolvimento futuro do protocolo Ethereum, abrangendo seis etapas principais, incluindo a "unificação". Este artigo irá focar na etapa da "unificação", explorando as potenciais direções de melhoria do mecanismo de prova de participação (PoS) e suas vias de implementação.

"A fusão" marca uma grande mudança do Ethereum de prova de trabalho (PoW) para prova de participação (PoS). Embora o sistema PoS tenha funcionado de forma estável por quase dois anos, mostrando um desempenho excelente, ainda há espaço para melhorias. O roteiro de 2023 foca em melhorar as características técnicas e enfrentar os riscos de descentralização.

Objetivo central da fase de fusão

1. Implementar a determinística de espaço único (SSF), reduzindo significativamente o tempo de confirmação final do bloco.
2. Acelerar a confirmação e a conclusão das transações enquanto se mantém a Descentralização
3. Reduzir o limiar de staking individual e aumentar a viabilidade da participação
4. Aumentar a robustez do sistema
5. Aumentar a resistência e a capacidade de recuperação contra ataques de 51%

Determinismo de Slot Único e Democratização do Staking

Atualmente, a confirmação de bloco leva cerca de 15 minutos, e o requisito mínimo de staking é de 32 ETH. Isso é o resultado de um equilíbrio entre múltiplos objetivos. Idealmente, o Ethereum deseja:

1. Reduzir o tempo de confirmação do bloco para menos de 12 segundos
2. Reduzir o limite mínimo de staking para 1 Éter

Essas melhorias aumentarão a experiência do usuário e o envolvimento, mas também trazem desafios técnicos. Atualmente, existem várias soluções potenciais:

1. Melhorar o protocolo de agregação de assinaturas, como a proposta Horn
2. Mecanismo do Comitê Orbit, que mantém altos custos de ataque enquanto alivia a carga dos nós.
3. Mecanismo de dupla aposta, definindo categorias de apostadores com diferentes requisitos de depósito

Cada solução tem suas vantagens e desvantagens, e é necessário pesar entre segurança e Descentralização.

Eleição de Líder Único Secreto

No sistema atual, o próximo proponente de bloco é previsível, o que representa um risco de segurança. A eleição de um único líder secreto (SSLE) utiliza tecnologia de criptografia para ocultar a identidade do proponente, aumentando a segurança do sistema. No entanto, a implementação de um protocolo SSLE simples e eficaz ainda enfrenta desafios, sendo necessário buscar um equilíbrio entre a complexidade do protocolo e a segurança.

Acelerar a confirmação de transações

Reduzir o tempo de confirmação de transações de 12 segundos para 4 segundos melhorará significativamente a experiência do usuário e a eficiência do DeFi. Existem duas principais rotas tecnológicas:

1. Reduzir o tempo de intervalo para 8 segundos ou 4 segundos
2. Permitir que os proponentes publiquem pré-confirmações em um único intervalo de tempo

No entanto, a redução do tempo de intervalo pode levar à centralização dos validadores, enquanto o método de pré-confirmação tem dificuldade em melhorar o desempenho nos piores casos.

Enfrentando a ameaça da computação quântica

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

Conclusão

O sistema PoS do Ethereum enfrenta muitos desafios na sua evolução técnica. Na busca por maior segurança, desempenho e descentralização, é necessário fazer compromissos entre várias soluções tecnológicas. No futuro, o Ethereum continuará a explorar inovações, procurando o melhor caminho de desenvolvimento para alcançar seus objetivos de longo prazo.