Jak je známo, Ethereum vzniklo na základě PoW (Proof of Work) a v roce 2021 úspěšně přešlo na PoS (Proof of Stake). K tomu vedoucí výzkumník Ethereum Justin Drake říká: I když byl beacon chain velmi efektivní při zavedení PoS, za posledních pět let se nahromadila určitá „technologická dluh“, jehož design nevyužíval špičkové technologie decentralizovaných systémů (jako jsou zero-knowledge proofs). Proto je konsensuální vrstva Ethereum naléhavě potřeba velké změny.
Na nedávném vystoupení na Devcon v Bangkoku oznámil výzkumník Ethereum Justin Drake návrh na zásadní reformu konsensuální vrstvy Ethereum, nazvanou 'Beam Chain'.
To je součástí dlouhodobé roadmapy Ethereum, která umožní Ethereum využít současné průlomy v ZK kryptografii, má za cíl výrazně zlepšit škálovatelnost a výkon sítě bez nutnosti spouštět novou síť. Není pochyb o tom, že je to jedna z nejdůležitějších aktualizací Ethereum v následujících 3–5 letech.
Beam Chain není doslovně novou blockchainem, ale novou infrastrukturou postavenou uvnitř hlavní sítě Ethereum, která výrazně zvýší rychlost transakcí, bezpečnost a efektivitu L1 hlavní sítě. Někteří to interpretují jako Ethereum 3.0, což je nesprávné, protože Beam Chain řeší pouze problém konsensuální vrstvy a nezmění datovou vrstvu (např. blob channel) ani vrstvu vykonávání (např. Ethereum Virtual Machine (EVM)).
Pět hlavních změn Beam Chain je:
1. Rychlejší potvrzení bloků: Aktivace časového slotu 4 sekundy a jednoslotové finalizace
2. Neza cenu decentralizace: Zachování nebo zlepšení současné decentralizační záruky
3. Snížení prahu stakingu: Snížení ETH stakingu z 32 ETH na 1 ETH
4. Ochrana běžných uživatelů: Eliminace MEV založeného na rekonstrukci bloků
5. Do budoucna: Zajištění kvantové odolnosti sítě Ethereum
Myšlenka a princip upgradu Beam Chain
1. Zvýšení produkce bloků
Vyšší propustnost: Beam Chain zvýší produkci bloků na třikrát, aby zvýšil transakční schopnosti Ethereum.
Odolnost vůči cenzuře: Zavedení FOCIL (Fork-Choice Forced Inclusion List) zvyšuje odolnost proti cenzuře a zajišťuje, že transakce nebudou snadno vyloučeny zlými aktéry.
Realizace aukcí a izolace validátorů: Validátoři budou využívat realizaci aukcí pro izolaci, aby zajistili silnější výkon a decentralizaci a také umožnili více uživatelům vyhnout se rušení MEV.
Rychlejší finalizace: Ethereum bude mít jednoslotovou finalizaci a charakteristiku časového úseku 4 sekundy, což umožní rychlejší potvrzení transakcí a zvýšení efektivity sítě.
Je zajímavé, že burzy již nemusí čekat na potvrzení bloků 1/32, 2/32, 3/32… protože v budoucnu bude možné potvrzení pouze jedním blokem.
2. Zlepšení stakingu
Zlepšení modelu distribuce: Změna modelu odměn pro validátory umožní větší návratnost ze stakingu.
Snížení požadavků na staking: Nezávislí validátoři potřebují pouze vložit 1 ETH, což je daleko pod současným prahem 32 ETH, což usnadňuje a zpopularizuje nezávislý staking.
Myslíme si, že Ethereum musí při zvyšování rychlosti umožnit více uzlům účastnit se konsensu, aniž by se příliš změnily hardware požadavky, překonat nemožný trojúhelník stakingu, což je opravdu zásluha technologie ZK, která je skutečně výrazně před konkurencí.
3. Zlepšení bezpečnosti
Post-kvantová kryptografie: Ethereum provede implementaci odolné vůči kvantům, aby zajistil, že síť nebude ohrožena kvantovými výpočty, čímž se udělá první krok směrem k mainstreamové odolnosti vůči kvantům.
Integrace zkSNARK a zkVM: Zero-Knowledge Proof (ZKP) bude integrován s Ethereum prostřednictvím zkSNARK a zkVM, aby dále zlepšil soukromí, škálovatelnost a bezpečnost.
SNARKifikace blockchainu (SNARKification): Ethereum využije RISC-V pro SNARKifikaci blockchainu, tento proces zlepší efektivitu a škálovatelnost generování důkazů. SNARK je kompaktní forma zero-knowledge proof, která umožňuje jedné straně prokázat, že má informace, aniž by je odhalila nebo vyžadovala interakci mezi prokázatelem a validátorem.
Stručně řečeno, můžeme to shrnout jako: přímé ZK pro Ethereum.
Zvýšení náhodnosti: Ethereum také zavede silnou náhodnost, aby zajistilo spravedlnost v klíčových síťových procesech, jako je výběr validátorů.
Snížení rizika MEV: Lepší odolnost vůči cenzuře může maximálně snížit šíření robotů, jako jsou sandwich útoky.
4. Jak to funguje
Od doby, kdy byla určena současná konsensuální vrstva Ethereum (beacon chain), dosáhli kryptografové významného pokroku v SNARK. SNARKifikací funkce přechodu stavu Ethereum (tj. validátoři, aby si udrželi správný pohled na blockchain, integrují zprávy o změnách stavu) je možné dosáhnout časového slotu 4 sekundy a jednoslotové finalizace.
Na jedné straně snížení doby produkce bloků a času finalizace může pozitivně ovlivnit čekací dobu na zkušenost s transakcemi v Ethereum L1;
Na jedné straně může také eliminovat potenciální hodnoty vytažené z transakcí pomocí vzdálené strategie rekonstrukce bloků a snížit technologický dluh konsensuální vrstvy.
Kromě toho SNARKizace umožní síti Ethereum být odolná vůči kvantovým útokům, což je nezbytná funkce budoucích blockchainů.
Beam Chain podpoří upgrade Ethereum z následujících několika aspektů:
Použití shardingu k urychlení zpracování: Ethereum Beam Chain využije technologii shardingu k rozdělení dat na menší části (shardy) pro současné zpracování více transakcí. To sníží úzká místa transakcí a urychlí čas transakcí.
Bezpečnost proti kvantovým výpočtům: Ethereum využije špičkové kryptografické technologie, aby zajistilo, že ani budoucí superkvantové počítače nebudou moci ohrozit bezpečnost sítě.
Integrace s roadmapou Ethereum: Beam Chain není samostatná síť, ale integrační fáze roadmapy Ethereum pro rozšíření a zvýšení bezpečnosti v příštích 5 letech.
5. Důležitý význam
Pro schopnost Ethereum zpracovávat rostoucí počet decentralizovaných aplikací je Beam Chain zásadní — — může zvýšit škálovatelnost Ethereum, snížit náklady na transakce a zvýšit celkovou bezpečnost, což umožní, aby síť v průběhu času podporovala více uživatelů a složitější aplikace.
Další velkou výhodou důkazů založených na SNARK je: umožnění běžným stakerům s běžným hardwarem dosáhnout výše uvedených výkonnostních výhod, když se prah stakingu sníží z 32 ETH na 1 ETH, což zlepší decentralizaci skupiny stakerů Ethereum s rostoucí výkonností sítě.
Zvláště snížení prahu, pokud je spojeno s některými souvisejícími hardwarovými zařízeními, jako je eNode od Ebunker, umožní domácím úrovním validátorů proniknout do mnoha domácností, Ethereum zůstává celosvětově nejvíce uzlovou a nejvíce decentralizovanou veřejnou blockchain.
I když vize Beam Chain nezmění Ethereum okamžitě, ani výrazně nezmění jeho dlouhodobou cestu, jeho přijetí změní pořadí priorit ve vývoji roadmapy a urychlí vývoj určitých komponentů (například současná roadmapa nastavila některé důležité aktualizace na rok 2029, zatímco Beam Chain může urychlit příchod důležitých aktualizací).
Pokud Beam Chain získá dostatečnou podporu komunity, mohou vývojáři začít formulovat specifikace příští rok, poté v roce 2026 vyvinout produkční kód, a v roce 2027 provést testování, než bude bezpečně nasazen na hlavní síti Ethereum. I když se implementace Beam Chain zdá být ještě daleko, pro decentralizované vývojové open-source software jsou tyto bezpečnostní redundanty nesmírně potřebné.
Jednoduše řečeno, Beam Chain prostřednictvím ZK přístupu vyřešil minulý „technologický dluh“, tyto vylepšení mají potenciál výrazně zlepšit funkčnost L1 při zachování „světové úrovně decentralizace“ Ethereum.
Zároveň nové myšlenky, jako je kvantová odolnost, umístí konsensuální vrstvu Ethereum do „udržovacího režimu“, což zajišťuje, že Ethereum zůstane bezpečné, efektivní a adaptivní po desetiletí, což umožní budoucí inovace bez nutnosti revolučního přepracování.
Ethereum stále pilně pracuje na dlouhodobém plánování, což je povzbudivá aktualizace pro blockchain a celý průmysl, a to nám umožňuje zůstat optimističtí o Ethereum i v současné bouřlivé tržní situaci.
