Bagaimana cara meningkatkan PoS Ethereum?

Ethereum telah menjadi sistem bukti kepemilikan yang beroperasi stabil selama hampir dua tahun, dengan kinerja yang sangat baik dalam hal stabilitas, kinerja, dan menghindari risiko sentralisasi. Namun, ada beberapa bidang penting dalam bukti kepemilikan yang masih perlu diperbaiki. Artikel ini akan fokus pada aspek desain teknis dari bukti kepemilikan yang masih bisa ditingkatkan, serta cara-cara yang dapat dilakukan untuk mencapai perbaikan tersebut.

Finalitas Single Slot dan Demokratisasi Staking

Saat ini, Ethereum memerlukan 2-3 epoch ( sekitar 15 menit ) untuk menyelesaikan konfirmasi akhir sebuah blok, dan memerlukan 32 ETH untuk menjadi validator. Ini adalah kompromi yang dibuat untuk mencapai keseimbangan antara memaksimalkan jumlah validator yang dapat berpartisipasi dalam staking, meminimalkan waktu penyelesaian, dan meminimalkan biaya operasional node.

Dalam kondisi ideal, kami berharap:

• Menyelesaikan konfirmasi akhir blok dalam satu slot waktu ( idealnya dalam 12 detik atau lebih singkat )
• Mengizinkan validator untuk melakukan staking dengan 1 ETH ( menurunkan dari 32 ETH menjadi 1 ETH )

Kedua tujuan ini bertentangan dengan tujuan meminimalkan pengeluaran. Untuk itu, ada beberapa solusi terkemuka:

1. Serangan Brute Force: Berusaha untuk mewujudkan protokol agregasi tanda tangan yang lebih baik, mungkin menggunakan ZK-SNARKs, yang memungkinkan pemrosesan tanda tangan dari banyak validator dalam waktu singkat.

2. Komite Orbit: Mengizinkan komite menengah yang dipilih secara acak untuk bertanggung jawab dalam finalisasi rantai, tetapi dengan cara yang mempertahankan atribut biaya serangan.

3. Dua tingkat staking: Memisahkan staker menjadi dua kategori, satu dengan persyaratan setoran yang lebih tinggi, dan yang lainnya lebih rendah. Hanya tingkat dengan persyaratan setoran yang lebih tinggi yang secara langsung terlibat dalam penyediaan finalitas ekonomi.

4. Rencana Campuran: dapat menggabungkan berbagai strategi.

Pemilihan Leader Rahasia Tunggal

Saat ini, validator mana yang akan mengusulkan blok berikutnya sudah diketahui sebelumnya, yang dapat menimbulkan celah keamanan. Solusinya adalah menyembunyikan informasi tentang validator mana yang akan menghasilkan blok berikutnya, setidaknya sebelum blok tersebut benar-benar dihasilkan.

Protokol pemilihan pemimpin rahasia tunggal menyelesaikan masalah ini dengan menggunakan teknologi kripto untuk membuat "blind" ID validator untuk setiap validator, kemudian memberi beberapa proposer kesempatan untuk merombak dan mengaburkan ulang pool ID buta. Dalam setiap periode, sebuah ID buta yang acak dipilih, hanya pemilik ID buta tersebut yang dapat menghasilkan bukti yang valid untuk mengusulkan blok.

Tantangan utama untuk mencapai tujuan ini adalah menemukan dan mengimplementasikan protokol yang cukup sederhana, sehingga dapat diimplementasikan dengan mudah di jaringan utama, tanpa meningkatkan kompleksitas protokol Ethereum secara berlebihan.

Konfirmasi transaksi yang lebih cepat

Mengurangi waktu konfirmasi transaksi Ethereum dari 12 detik menjadi 4 detik akan secara signifikan meningkatkan pengalaman pengguna L1 dan berbasis agregasi, membuat protokol defi lebih efisien, dan memudahkan desentralisasi L2.

Terdapat dua jalur teknologi utama:

1. Mengurangi waktu slot, misalnya menguranginya menjadi 8 detik atau 4 detik.
2. Mengizinkan pengusul untuk menerbitkan pra-konfirmasi selama proses slot.

Tantangan utama dalam mengurangi waktu slot adalah kemungkinan menyebabkan sentralisasi validator. Metode pra-konfirmasi dapat meningkatkan waktu inklusi dalam kasus rata-rata, tetapi tidak dapat memperbaiki waktu inklusi dalam kasus terburuk. Selain itu, bagaimana cara mendorong pra-konfirmasi juga merupakan masalah yang perlu diatasi.

Bidang Penelitian Lain

1. Pemulihan serangan 51%: mengurangi ketergantungan pada lapisan sosial, membuat proses pemulihan semaksimal mungkin otomatis.

2. Meningkatkan ambang batas jumlah pemilih yang sah: Pertimbangkan untuk meningkatkan tingkat dukungan yang diperlukan untuk finalisasi dari 67% menjadi 80% untuk meningkatkan keamanan.

3. Ketahanan Kuantum: Mengembangkan solusi alternatif yang tahan kuantum untuk bersiap menghadapi ancaman komputasi kuantum yang mungkin muncul di masa depan.

Perbaikan ini akan lebih meningkatkan keamanan, efisiensi, dan tingkat desentralisasi dari Ethereum PoS, meletakkan dasar yang lebih kokoh untuk perkembangan jangka panjang Ethereum.