Comment le PoS d'Ethereum peut-il encore être amélioré ?

Ethereum est devenu un système de preuve d'enjeu fonctionnant de manière stable depuis près de deux ans, affichant d'excellentes performances en matière de stabilité, de performance et d'évitement des risques de centralisation. Cependant, la preuve d'enjeu présente encore certains domaines importants nécessitant des améliorations. Cet article se concentrera sur les aspects du design technique de la preuve d'enjeu qui peuvent encore être améliorés, ainsi que sur les voies possibles pour réaliser ces améliorations.

Finalité en un seul slot et démocratisation du staking

Actuellement, Ethereum nécessite 2 à 3 époques ( soit environ 15 minutes ) pour finaliser un bloc, et nécessite 32 ETH pour devenir un validateur. Ceci est un compromis pour équilibrer les trois objectifs de maximiser le nombre de validateurs pouvant participer au staking, minimiser le temps de finalisation, et minimiser les coûts de fonctionnement des nœuds.

Idéalement, nous espérons :

• Finaliser un bloc dans un intervalle de temps idéalement en 12 secondes ou moins dans le cas de (.
• Permettre aux validateurs de miser 1 Éther pour réduire de 32 Éther à 1 Éther)

Ces deux objectifs sont en conflit avec l'objectif de minimiser les coûts. Pour cela, il existe plusieurs solutions de pointe :

1. Attaque par force brute : Efforts pour réaliser un meilleur protocole d'agrégation de signatures, pouvant utiliser des ZK-SNARKs, permettant de traiter un grand nombre de signatures de validateurs en peu de temps.

2. Comité Orbit : permet à un comité moyen sélectionné au hasard de finaliser la chaîne, mais de manière à préserver l'attribut du coût d'attaque.

3. Double staking : Diviser les stakers en deux catégories, l'une avec des exigences de dépôt plus élevées, l'autre avec des exigences plus faibles. Seule la catégorie avec des exigences de dépôt élevées participe directement à la fourniture de la finalité économique.

4. Solution mixte : plusieurs stratégies peuvent être combinées.

Élection du Leader Secret Unique

Actuellement, quel validateur proposera le prochain bloc est déjà connu, ce qui crée une vulnérabilité de sécurité. La solution consiste à cacher l'information sur quel validateur générera le prochain bloc, au moins avant que le bloc ne soit réellement généré.

Le protocole d'élection de leader à secret unique résout ce problème en créant un ID de validateur "aveugle" pour chaque validateur à l'aide de la technologie cryptographique, puis en permettant à plusieurs proposeurs d'avoir la chance de réorganiser et de re-aveugler le pool d'IDs aveugles. À chaque période, un ID aveugle est sélectionné au hasard, et seul le propriétaire de cet ID aveugle peut générer une preuve valide pour proposer un bloc.

Le principal défi pour atteindre cet objectif est de trouver et de mettre en œuvre un protocole suffisamment simple pour être facilement réalisé sur la chaîne principale, tout en n'augmentant pas excessivement la complexité du protocole Ethereum.

Confirmation de transaction plus rapide

Réduire le temps de confirmation des transactions d'Ethereum de 12 secondes à 4 secondes améliorera considérablement l'expérience utilisateur pour le L1 et les solutions basées sur des agrégats, rendant les protocoles DeFi plus efficaces et facilitant la décentralisation du L2.

Il existe principalement deux types de voies technologiques :

1. Réduire le temps de créneau, par exemple le réduire à 8 secondes ou 4 secondes.
2. Permettre aux proposeurs de publier des pré-confirmations pendant le processus de créneaux.

Le principal défi de la réduction du temps de créneau est qu'elle peut conduire à une centralisation des validateurs. La méthode de pré-confirmation peut améliorer le temps d'inclusion en moyenne, mais ne peut pas améliorer le temps d'inclusion dans le pire des cas. De plus, comment inciter à la pré-confirmation est également un problème à résoudre.

Autres domaines de recherche

1. Récupération d'attaque à 51 % : réduire la dépendance au niveau social et automatiser le processus de récupération autant que possible.

2. Augmenter le seuil de quorum : envisager d'augmenter le taux de soutien requis pour la finalisation de 67 % à 80 % afin d'accroître la sécurité.

3. Résistance quantique : développer des alternatives résistantes aux quantiques pour se préparer aux menaces potentielles des calculs quantiques dans le futur.

Ces améliorations renforceront davantage la sécurité, l'efficacité et le degré de décentralisation d'Ethereum PoS, posant ainsi une base plus solide pour le développement à long terme d'Ethereum.