Перспективы обновления системы PoS Ethereum: баланс между безопасностью и децентрализацией

Соучредитель Ethereum недавно опубликовал серию статей о будущем развития протокола Ethereum, охватывающих шесть основных этапов, включая "слияние". В этой статье будет акцентировано внимание на этапе "слияния", обсуждая потенциальные направления улучшения механизма Proof of Stake (PoS) и способы его реализации.

"Слияние" знаменует собой значительный переход Ethereum от механизма консенсуса с доказательством работы (PoW) к механизму с доказательством доли (PoS). Хотя система PoS стабильно работает почти два года и показывает отличные результаты, есть еще возможности для улучшения. Дорожная карта на 2023 год сосредоточена на повышении технических характеристик и борьбе с рисками централизации.

Основные цели этапа слияния

1. Реализация детерминизма в одном временном слоте (SSF), значительное сокращение времени окончательной подтверждения блока
2. Ускорить подтверждение и завершение транзакций при сохранении децентрализации
3. Снизить порог для индивидуального стейкинга, повысить возможность участия
4. Укрепление устойчивости системы
5. Повышение устойчивости и способности к восстановлению от атаки 51%

Определенность в одном временном интервале и демократизация стейкинга

В настоящее время подтверждение блока занимает около 15 минут, а минимальные требования к ставке составляют 32 Эфир. Это результат компромисса между несколькими целями. В идеале Ethereum стремится к:

1. Сократить время подтверждения блока до 12 секунд.
2. Установить минимальный порог стейкинга на уровне 1 ETH

Эти улучшения повысят пользовательский опыт и вовлеченность, но также принесут технические вызовы. В настоящее время существует несколько потенциальных решений:

1. Улучшение протокола агрегации подписей, например, предложение Horn
2. Механизм комитета Orbit, который снижает нагрузку на узлы, сохраняя при этом высокие затраты на атаки.
3. Двухуровневая механика стейкинга, установка различных требований к депозитам для категорий стейкеров

Каждое решение имеет свои плюсы и минусы, нужно балансировать между безопасностью и Децентрализацией.

Выборы единого секретного лидера

В текущей системе следующий предложитель блока предсказуем, что создает угрозы безопасности. Протокол единого тайного лидера выборов (SSLE) скрывает личность предложителя с помощью криптографических технологий, повышая безопасность системы. Однако для реализации простого и эффективного протокола SSLE по-прежнему существуют вызовы, и необходимо искать баланс между сложностью протокола и безопасностью.

Ускорение подтверждения транзакций

Сокращение времени подтверждения транзакции с 12 секунд до 4 секунд значительно улучшит пользовательский опыт и эффективность DeFi. Основные две технические направления:

1. Сократите время интервала до 8 секунд или 4 секунд
2. Позволить инициатору публиковать предварительное подтверждение в пределах одного временного слота

Однако сокращение времени слота может привести к централизации валидаторов, а метод предварительного подтверждения трудно улучшить производительность в наихудшем случае.

! Анализ перспектив обновления технологии протокола Ethereum (1): Слияние

Противодействие угрозам квантовых вычислений

С учетом потенциальной угрозы квантовых вычислений, Ethereum необходимо разработать альтернативные решения на базе хеширования или других квантово-устойчивых схем для текущих частей протокола, зависящих от эллиптических кривых. Это подчеркивает важность сохранения консервативности в дизайне PoS.

Заключение

Техническая эволюция PoS-системы Ethereum сталкивается со множеством вызовов. В стремлении к более высокой безопасности, производительности и децентрализации необходимо делать компромиссы между несколькими техническими решениями. В будущем Ethereum продолжит исследовать инновации, стремясь найти наилучший путь развития для достижения своих долгосрочных целей.

! Анализ перспектив обновления технологии протокола Ethereum (1): Слияние