¿Cómo se puede mejorar el PoS de Ethereum?

Ethereum ha sido un sistema de prueba de participación en funcionamiento estable durante casi dos años, destacándose en estabilidad, rendimiento y evitando riesgos de centralización. Sin embargo, la prueba de participación todavía tiene algunas áreas importantes que necesitan mejoras. Este artículo se centrará en qué aspectos del diseño técnico de la prueba de participación se pueden mejorar y qué vías existen para lograr estas mejoras.

Finalidad de un solo slot y democratización de la participación

Actualmente, Ethereum necesita de 2 a 3 epoch( aproximadamente 15 minutos) para completar la finalización de un bloque y se requieren 32 ETH para convertirse en un validador. Esto es un compromiso para equilibrar los tres objetivos de maximizar la cantidad de validadores que pueden participar en la apuesta, minimizar el tiempo de finalización y minimizar los costos de operación de los nodos.

En un mundo ideal, esperamos:

• Completar la confirmación final del bloque ( en un intervalo de tiempo idealmente de 12 segundos o menos )
• Permitir a los validadores hacer staking con 1 ETH, reduciendo de 32 ETH a 1 ETH (

Estos dos objetivos son conflictivos con el objetivo de minimizar los gastos. Para ello, hay varias soluciones líderes:

1. Fuerza bruta: trabajar para lograr un mejor protocolo de agregación de firmas, que puede utilizar ZK-SNARKs, permitiendo procesar en poco tiempo las firmas de una gran cantidad de validadores.

2. Comité Orbit: permite que un comité mediano seleccionado al azar sea responsable de la finalización de la cadena, pero de una manera que preserve las propiedades de costo de ataque.

3. Doble staking: Se dividen a los stakers en dos categorías, una con requisitos de depósito más altos y otra con requisitos más bajos. Solo la categoría con requisitos de depósito más altos participa directamente en la provisión de la finalización económica.

4. Plan de mezcla: se pueden combinar múltiples estrategias.

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Elección de líder secreto único

Actualmente, se sabe de antemano qué validador propondrá el siguiente bloque, lo que genera vulnerabilidades de seguridad. La solución es ocultar la información de qué validador generará el siguiente bloque, al menos antes de que el bloque sea realmente generado.

El protocolo de elección de líderes secretos únicos resuelve este problema creando una ID de validador "ciega" para cada validador mediante el uso de tecnología de criptografía, y luego permite que múltiples proponentes tengan la oportunidad de reorganizar y volver a cegar el grupo de IDs ciegas. En cada período, se selecciona una ID ciega aleatoria, solo el propietario de esa ID ciega puede generar una prueba válida para proponer un bloque.

El principal desafío para lograr esto es encontrar e implementar un protocolo lo suficientemente simple para que se pueda implementar fácilmente en la red principal, sin aumentar excesivamente la complejidad del protocolo de Ethereum.

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Confirmación de transacciones más rápida

Reducir el tiempo de confirmación de las transacciones de Ethereum de 12 segundos a 4 segundos mejorará significativamente la experiencia del usuario en L1 y basada en resúmenes, hará que los protocolos defi sean más eficientes y facilitará la descentralización de L2.

Principalmente hay dos rutas tecnológicas:

1. Reducir el tiempo de ranura, por ejemplo, reducir a 8 segundos o 4 segundos.
2. Permitir a los proponentes publicar preconfirmaciones durante el proceso de intervalo.

El principal desafío de reducir el tiempo de ranura es que puede llevar a la centralización de los validadores. El método de preconfirmación puede mejorar el tiempo de inclusión en promedio, pero no puede mejorar el tiempo de inclusión en el peor de los casos. Además, cómo incentivar la preconfirmación también es un problema que necesita ser abordado.

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Otras áreas de investigación

1. Recuperación de ataque del 51%: reducir la dependencia de la capa social y automatizar el proceso de recuperación tanto como sea posible.

2. Aumentar el umbral de quórum: considerar aumentar la tasa de apoyo requerida para la aprobación final del 67% al 80% para aumentar la seguridad.

3. Resistencia cuántica: desarrollar soluciones alternativas resistentes a la cuántica, preparándose para las posibles amenazas de la computación cuántica en el futuro.

Estas mejoras reforzarán aún más la seguridad, eficiencia y descentralización de Ethereum PoS, sentando así una base más sólida para el desarrollo a largo plazo de Ethereum.

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