Il est bien connu qu'Ethereum a été créé sur preuve de travail (PoW) et a réussi à passer à la preuve d'enjeu (PoS) en 2021. À cet égard, le chercheur principal de la fondation Ethereum, Justin Drake, estime que : bien que la chaîne de balises ait été très efficace au moment de l'introduction du PoS, elle a accumulé certaines 'dettes techniques' au cours des cinq dernières années, son design n'ayant pas tiré parti des technologies de pointe des systèmes décentralisés (comme les preuves à connaissance nulle). Par conséquent, la couche de consensus d'Ethereum a besoin d'une grande refonte.
Lors d'une récente présentation à Devcon à Bangkok, le chercheur Ethereum Justin Drake a annoncé une proposition de réforme radicale de la couche de consensus d'Ethereum, appelée 'Beam Chain'.
C'est une partie de la feuille de route à long terme d'Ethereum, permettant à Ethereum de tirer parti des percées actuelles de la cryptographie ZK pour augmenter considérablement la scalabilité et les performances du réseau sans démarrer un nouveau réseau. Il ne fait aucun doute que c'est l'une des mises à niveau les plus importantes pour Ethereum dans les 3 à 5 prochaines années.
Beam Chain n'est pas une nouvelle blockchain au sens littéral, mais une nouvelle infrastructure construite à l'intérieur du réseau principal d'Ethereum, qui augmentera considérablement la vitesse des transactions, la sécurité et l'efficacité du réseau L1. Certains interprètent Beam Chain comme Ethereum 3.0, ce qui est une mauvaise interprétation, car Beam Chain ne résout que les problèmes de la couche de consensus sans modifier la couche de données (comme les canaux blob) ou la couche d'exécution (comme la machine virtuelle Ethereum (EVM)).
Les cinq transformations clés de Beam Chain sont :
1. Confirmation de bloc plus rapide : activation d'un temps de slot de 4 secondes et de finalité à slot unique
2. Pas au détriment de la décentralisation : préserver ou améliorer les garanties de décentralisation actuelles
3. Réduire le seuil de staking : faire passer le staking ETH de 32 ETH à 1 ETH
4. Protéger les utilisateurs ordinaires : éliminer le MEV basé sur la réorganisation des blocs
5. Vers l'avenir : donner au réseau Ethereum des capacités de résistance quantique
Idées et principes de mise à niveau de Beam Chain
1. Augmenter la production de blocs
Une plus grande capacité : Beam Chain augmentera la production de blocs jusqu'à 3 fois l'actuelle, pour améliorer la capacité de transaction d'Ethereum.
Résistance à la censure : l'introduction de FOCIL (Fork-Choice Forced Inclusion List) renforce la capacité de résistance à la censure, garantissant que les transactions ne peuvent être facilement exclues par des acteurs malveillants.
Enchères d'exécution & validateurs isolés : les validateurs utiliseront des enchères d'exécution pour s'isoler, garantissant ainsi une performance plus forte et une décentralisation, tout en permettant à davantage d'utilisateurs d'échapper aux intrusions MEV.
Finalité plus rapide : Ethereum disposera de finalité à slot unique et d'un temps de bloc de 4 secondes, permettant une confirmation plus rapide des transactions et une efficacité accrue du réseau.
Il est intéressant de noter que les échanges n'ont plus besoin d'attendre lentement les confirmations de blocs de 1/32, 2/32, 3/32… car un seul bloc suffira pour la confirmation à l'avenir.
2. Amélioration du staking
Amélioration du modèle de distribution : modifications du modèle de distribution des récompenses pour les validateurs, permettant un meilleur retour sur le staking.
Réduire les exigences de staking : les validateurs indépendants n'ont besoin de staker que 1 ETH, bien en dessous du seuil actuel de 32 ETH, rendant le staking indépendant plus simple et plus répandu.
Nous pensons qu'Ethereum, pour accueillir plus de nœuds participant au consensus dans un contexte d'accélération, doit également ne pas trop changer le seuil matériel des équipements, brisant ainsi le triangle impossible du staking, ce qui est vraiment dû à la technologie ZK, qui est de loin en avance sur l'industrie.
3. Renforcer la sécurité
Cryptographie post-quantique : Ethereum mettra en œuvre une cryptographie résistante aux quantiques pour garantir que le réseau soit protégé contre les menaces des ordinateurs quantiques, franchissant ainsi la première étape vers une résistance quantique dans les blockchains mainstream.
Intégration zkSNARK et zkVM : les preuves à connaissance nulle (ZKP) seront intégrées à Ethereum via zkSNARK et zkVM pour améliorer encore la confidentialité, la scalabilité et la sécurité.
SNARKification de la blockchain : Ethereum utilisera RISC-V pour SNARKifier la blockchain, ce processus améliorant l'efficacité et la scalabilité de la génération de preuves. Le SNARK est une forme compacte de preuve à connaissance nulle, permettant à une partie de prouver qu'elle possède des informations sans révéler celles-ci ni nécessiter d'interaction entre le prouveur et le vérificateur.
En résumé, nous pouvons le résumer ainsi : rendre l'ensemble d'Ethereum directement ZK.
Renforcer l'aléatoire : Ethereum introduira également une forte aléatoire pour garantir l'équité dans les processus clés du réseau comme la sélection des validateurs.
Réduire le risque MEV : une meilleure résistance à la censure peut minimiser la prolifération des robots tels que les attaques sandwich.
4. Comment ça marche
Depuis la conception actuelle de la couche de consensus d'Ethereum (chaîne de balises), les cryptographes ont fait d'importants progrès en matière de SNARK. En SNARKifiant la fonction de transition d'état d'Ethereum (c'est-à-dire les messages de changement d'état intégrés que les validateurs utilisent pour maintenir une vue correcte de la blockchain), il est possible d'obtenir un temps de slot de 4 secondes et une finalité à slot unique.
D'une part, la réduction du temps de production de blocs et de finalité peut avoir un impact positif sur l'expérience des transactions Ethereum L1 en réduisant les temps d'attente ;
D'autre part, elle peut également éliminer la valeur potentielle extraite des transactions par le biais de stratégies de réorganisation de blocs à distance et réduire la dette technique de la couche de consensus.
De plus, la SNARKification permettra au réseau Ethereum d'avoir une résistance quantique, ce qui est une fonctionnalité essentielle pour l'avenir des blockchains.
Beam Chain avancera la mise à niveau d'Ethereum dans plusieurs domaines :
Par le biais du sharding pour accélérer le traitement : Ethereum Beam Chain utilisera la technologie de sharding pour diviser les données en morceaux plus petits (shards) afin de traiter plusieurs transactions simultanément. Cela réduira les goulets d'étranglement des transactions et accélérera le temps de transaction.
Sécurité contre les ordinateurs quantiques : Ethereum utilisera des technologies cryptographiques de pointe pour garantir que même les futurs superordinateurs quantiques ne pourront pas compromettre la sécurité du réseau.
Intégration avec la feuille de route d'Ethereum : Beam Chain n'est pas un réseau indépendant, mais une phase d'intégration dans la feuille de route d'Ethereum pour l'expansion et l'amélioration de la sécurité dans les cinq prochaines années.
5. Importance significative
Pour la capacité d'Ethereum à gérer la croissance des applications décentralisées, Beam Chain est essentiel — il peut améliorer la scalabilité d'Ethereum, réduire les coûts de transaction et augmenter la sécurité globale, permettant au réseau de soutenir davantage d'utilisateurs et d'applications complexes au fil du temps.
Un autre grand avantage de la preuve basée sur SNARK est : permettre aux stakers ordinaires équipés de matériel standard de réaliser ces avantages de performance, lorsque le seuil de staking passe de 32 ETH à 1 ETH, la décentralisation du groupe de stakers Ethereum sera également améliorée avec l'augmentation des performances du réseau.
La réduction des seuils, associée à certains équipements matériels pertinents, comme l'eNode d'Ebunker, permettrait aux appareils de validation domestiques de se répandre dans les foyers, faisant d'Ethereum la blockchain publique la plus décentralisée et avec le plus de nœuds dans le monde.
Bien que la vision de Beam Chain ne change pas immédiatement Ethereum, ni ne modifie de manière significative sa feuille de route à long terme, son adoption modifiera les priorités de développement de la feuille de route, accélérant le développement de certains composants (par exemple, la feuille de route actuelle prévoit certaines mises à niveau importantes pour 2029, tandis que Beam Chain pourrait accélérer l'arrivée de ces mises à niveau).
Si Beam Chain obtient suffisamment de soutien communautaire, les développeurs pourraient commencer à élaborer les spécifications l'année prochaine, puis en 2026, l'équipe de développement client pourrait écrire du code de production, et en 2027, procéder à des tests avant de pouvoir déployer en toute sécurité sur le réseau principal d'Ethereum. Bien que la mise en œuvre de Beam Chain semble encore lointaine, ces redondances de sécurité sont extrêmement nécessaires pour un logiciel open source développé de manière décentralisée.
En résumé, Beam Chain, grâce à une approche ZK, résout d'un coup les 'dettes techniques' du passé, ces améliorations ont pour but d'améliorer considérablement ses fonctionnalités L1 tout en conservant la 'décentralisation de classe mondiale' d'Ethereum.
Parallèlement, des solutions à long terme telles que la résistance quantique introduite par de nouvelles idées placeront la couche de consensus d'Ethereum en 'mode maintenance', garantissant qu'Ethereum reste sécurisé, efficace et adaptable dans les décennies à venir, permettant ainsi l'innovation future sans nécessiter de redesign disruptif.
Ethereum continue de travailler sans relâche sur des projets à long terme, ce qui est une mise à jour enthousiasmante pour la blockchain et l'ensemble de l'industrie, nous permettant de maintenir une base optimiste pour Ethereum même dans le contexte actuel du marché en plein essor.
