Как еще можно улучшить PoS Ethereum?

Ethereum стал стабильной системой доказательства доли в течение почти двух лет, демонстрируя отличные результаты в стабильности, производительности и минимизации рисков централизации. Тем не менее, в доказательстве доли все еще есть несколько важных областей, которые необходимо улучшить. В этой статье будет акцентировано внимание на том, какие аспекты технического дизайна доказательства доли можно улучшить и какие пути могут быть реализованы для достижения этих улучшений.

Финализация в одном слоте и демократизация стейкинга

В настоящее время Ethereum требует 2-3 эпохи ( около 15 минут ) для окончательного подтверждения блока и требуется 32 ETH, чтобы стать ставочником. Это компромисс, достигнутый для балансировки между тремя целями: максимизация числа валидаторов, которые могут участвовать в ставке, минимизация времени завершения и минимизация затрат на работу узлов.

В идеальном случае мы надеемся:

• Завершить окончательную фиксацию блока в одном временном интервале идеальным образом за 12 секунд или меньше (
• Позволить валидаторам ставить 1 Эфир, снижая с 32 Эфир до 1 Эфир)

Эти две цели противоречат цели минимизации затрат. Для этого существует несколько передовых решений:

1. Брутфорс: стремление к реализации лучшего протокола агрегации подписей, возможно, с использованием ZK-SNARKs, позволяющего обрабатывать большое количество подписей валидаторов за короткое время.

2. Комитет Orbit: позволяет случайно выбранному среднему комитету отвечать за окончательное утверждение цепи, но с сохранением атрибута стоимости атаки.

3. Двухуровневое стейкинг: разделение стейкеров на две категории, одна с высокими требованиями к депозиту, другая с низкими. Только уровень с высокими требованиями к депозиту может напрямую участвовать в обеспечении экономической окончательности.

4. Смешанная схема: можно комбинировать несколько стратегий.

Выборы единственного секретного лидера

В настоящее время известно, какой валидатор предложит следующий блок, что создает уязвимость. Решением является скрытие информации о том, какой валидатор сгенерирует следующий блок, по крайней мере, до фактического создания блока.

Протокол выборов единого секретного лидера решает эту проблему, создавая для каждого валидатора "слепой" идентификатор валидатора с использованием криптографических технологий, а затем предоставляет нескольким предложителям возможность реорганизовать и заново слепить пул слепых идентификаторов. В каждом временном интервале выбирается случайный слепой идентификатор, только владелец этого слепого идентификатора может сгенерировать действительное доказательство для предложения блока.

Основная проблема достижения этой цели заключается в том, чтобы найти и реализовать достаточно простой протокол, который можно было бы легко внедрить в основной сети, не увеличивая при этом сложность протокола Ethereum.

Более быстрое подтверждение транзакций

Сокращение времени подтверждения транзакций Ethereum с 12 секунд до 4 секунд значительно улучшит пользовательский опыт L1 и основанных на сводке, сделает протоколы DeFi более эффективными и упростит децентрализацию L2.

Основные две технологические линии:

1. Уменьшить время временного интервала, например, сократить до 8 секунд или 4 секунд.
2. Разрешить предложителям публиковать предварительные подтверждения в процессе временных слотов.

Основная проблема сокращения времени слотов заключается в том, что это может привести к централизации валидаторов. Метод предварительного подтверждения может улучшить среднее время включения, но не может улучшить время включения в худших случаях. Кроме того, вопрос о том, как стимулировать предварительное подтверждение, также является проблемой, которую необходимо решить.

Другие области исследований

1. Восстановление после атаки 51%: уменьшить зависимость от социального слоя, сделать процесс восстановления максимально автоматизированным.

2. Увеличение порога кворума: рассматривается возможность повышения необходимого уровня поддержки с 67% до 80% для повышения безопасности.

3. Квантовая устойчивость: разработка квантово-устойчивых альтернатив, подготовка к возможным угрозам квантовых вычислений в будущем.

Эти улучшения进一步 повысят безопасность, эффективность и степень децентрализации Ethereum PoS, заложив более прочную основу для долгосрочного развития Ethereum.