Перспективи оновлення системи PoS Ethereum: баланс безпеки та децентралізації

Співзасновник Ethereum нещодавно опублікував серію статей про майбутній розвиток протоколу Ethereum, що охоплюють шість основних етапів, включаючи "злиття". У цій статті буде детально розглянуто етап "злиття", досліджуючи потенційні напрямки покращення механізму доказу частки (PoS) та шляхи його реалізації.

"Злиття" сигналізує про значну трансформацію Ethereum від системи з доказом виконаної роботи (PoW) до системи з доказом частки (PoS). Хоча система PoS стабільно працює вже майже два роки і демонструє відмінні результати, все ще існує простір для поліпшення. Дорожня карта на 2023 рік зосереджена на покращенні технічних характеристик та вирішенні ризиків централізації.

Основна мета етапу злиття

1. Реалізація односекундної детермінації (SSF), значне скорочення часу остаточного підтвердження блоку
2. Прискорення підтвердження та завершення транзакцій при збереженні децентралізації
3. Знизити поріг окремого стейкінгу, підвищити можливість участі
4. Підвищення стійкості системи
5. Підвищення опору та відновлювальної здатності до атаки 51%

Одночасна детермінація та демократизація стейкінгу

Наразі підтвердження блоку займає близько 15 хвилин, а мінімальні вимоги до застави становлять 32 ETH. Це результат компромісу між кількома цілями. В ідеалі Ethereum сподівається:

1. Скоротити час підтвердження блоку до 12 секунд
2. Знизити мінімальний поріг стейкінгу до 1 ETH

Ці покращення підвищать досвід користувачів та їхню участь, але водночас також принесуть технічні виклики. Наразі існує кілька потенційних рішень:

1. Поліпшення протоколу агрегації підписів, як у пропозиції Horn
2. Механізм комітету Orbit, що зберігає високі витрати на атаки, водночас зменшуючи навантаження на вузли.
3. Подвійний механізм стейкінгу, встановлення різних вимог до депозитів для категорій стейкерів

Кожен варіант має свої переваги та недоліки, потрібно зважити між безпекою та Децентралізацією.

Вибори єдиного таємного лідера

У поточній системі наступний пропонувальник блоку є передбачуваним, що несе в собі ризики безпеки. Протокол вибору єдиного секретного лідера (SSLE) приховує особу пропонувальника за допомогою криптографічних технологій, підвищуючи безпеку системи. Однак реалізація простого та ефективного протоколу SSLE все ще стикається з викликами, що потребує пошуку балансу між складністю протоколу та безпекою.

Прискорення підтвердження угод

Зменшення часу підтвердження транзакцій з 12 секунд до 4 секунд суттєво покращить користувацький досвід та ефективність DeFi. Основних два технічних напрямки:

1. Скоротити час затримки до 8 секунд або 4 секунд
2. Дозволити пропонувальникам публікувати попереднє підтвердження в одній часовій ділянці

Однак скорочення часу вікна може призвести до концентрації валідаторів, а метод попереднього підтвердження важко покращує продуктивність у найгіршому випадку.

Реагування на загрози квантових обчислень

Стикаючись з потенційною загрозою квантових обчислень, Ethereum повинен розробити альтернативи для частин протоколу, які наразі залежать від еліптичних кривих, на основі хешування або інших квантово-стійких рішень. Це підкреслює важливість збереження консерватизму в дизайні PoS.

Висновок

Технічний розвиток системи PoS Ethereum стикається з численними викликами. У прагненні до вищої безпеки, продуктивності та Децентралізації необхідно зважувати між кількома технологічними рішеннями. У майбутньому Ethereum продовжить досліджувати інновації, шукаючи найкращий шлях розвитку для досягнення своїх довгострокових цілей.