Como o PoS do Ethereum pode ser melhorado?

Ethereum já se tornou um sistema de prova de participação em funcionamento estável há quase dois anos, apresentando um desempenho excepcional em termos de estabilidade, desempenho e evitamento de riscos de centralização. No entanto, a prova de participação ainda possui algumas áreas importantes que precisam de melhorias. Este artigo irá focar em quais aspectos do design técnico da prova de participação ainda podem ser aprimorados e quais caminhos podem ser seguidos para realizar essas melhorias.

Finalidade de um único slot e democratização da participação

Atualmente, o Ethereum precisa de 2-3 épocas ( cerca de 15 minutos ) para completar a confirmação final de um bloco, e são necessários 32 ETH para se tornar um validador. Isso é um compromisso feito para equilibrar três objetivos: maximizar o número de validadores que podem participar da aposta, minimizar o tempo de conclusão e minimizar os custos de operação dos nós.

Idealmente, esperamos:

• Completar a confirmação final do bloco dentro de um intervalo de tempo idealmente em 12 segundos ou menos (
• Permitir que os validadores façam staking com 1 Éter, reduzindo de 32 Éter para 1 Éter

Estes dois objetivos entram em conflito com o objetivo de minimizar os custos. Para isso, existem várias soluções líderes:

1. Ataque de força bruta: esforçar-se para alcançar um melhor protocolo de agregação de assinaturas, possivelmente utilizando ZK-SNARKs, permitindo processar um grande número de assinaturas de validadores em um curto espaço de tempo.

2. Comissão Orbit: permite que uma comissão de médio porte escolhida aleatoriamente seja responsável pela finalização da cadeia, mas de uma forma que preserve as características de custo de ataque.

3. Dupla aposta: os apostadores são divididos em duas categorias, uma com requisitos de depósito mais elevados e outra com requisitos mais baixos. Apenas a camada com requisitos de depósito mais elevados participa diretamente na provisão da finalização econômica.

4. Plano misto: várias estratégias podem ser combinadas.

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Eleição de Líder Único Secreto

Atualmente, qual validador irá propor o próximo bloco é conhecido de antemão, o que gera uma vulnerabilidade de segurança. A solução é ocultar qual validador irá gerar a informação do próximo bloco, pelo menos antes de o bloco ser realmente gerado.

O protocolo de eleição de líder secreto único resolve este problema criando um "ID de validador cego" para cada validador através do uso de tecnologia de criptografia, e depois permite que vários proponentes tenham a oportunidade de reorganizar e re-cegar o pool de IDs cegos. Em cada período, um ID cego aleatório é selecionado, e apenas o proprietário desse ID cego pode gerar uma prova válida para propor um bloco.

O principal desafio para alcançar este objetivo é encontrar e implementar um protocolo suficientemente simples, de modo a ser facilmente implementado na mainnet, sem aumentar excessivamente a complexidade do protocolo Ethereum.

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Confirmação de transação mais rápida

Reduzir o tempo de confirmação das transações do Ethereum de 12 segundos para 4 segundos irá melhorar significativamente a experiência do usuário em L1 e baseada em agregação, tornando os protocolos DeFi mais eficientes e facilitando a descentralização do L2.

Existem principalmente duas rotas tecnológicas:

1. Reduzir o tempo de inatividade, por exemplo, para 8 segundos ou 4 segundos.
2. Permitir que os proponentes publiquem pré-confirmações durante o processo de slot.

O principal desafio de reduzir o tempo de slots é que isso pode levar à centralização dos validadores. O método de pré-confirmação pode melhorar o tempo de inclusão em média, mas não consegue melhorar o tempo de inclusão no pior caso. Além disso, como incentivar a pré-confirmação também é um problema que precisa ser resolvido.

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Outras áreas de pesquisa

1. Recuperação de ataque de 51%: reduzir a dependência da camada social, tornando o processo de recuperação o mais automatizado possível.

2. Aumentar o limiar de quórum: considerar aumentar a taxa de apoio necessária para a decisão final de 67% para 80%, a fim de aumentar a segurança.

3. Resistência quântica: desenvolver alternativas resistentes a quântica para se preparar para possíveis ameaças de computação quântica no futuro.

Essas melhorias irão aumentar ainda mais a segurança, eficiência e descentralização do PoS do Ethereum, estabelecendo uma base mais sólida para o desenvolvimento a longo prazo do Ethereum.

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