È noto che Ethereum è nato con PoW (Proof of Work) e nel 2021 è passato con successo a PoS (Proof of Stake). A riguardo, il ricercatore principale della fondazione Ethereum, Justin Drake, ha affermato: sebbene la beacon chain fosse molto efficace quando è stata appena introdotta con PoS, negli ultimi cinque anni ha accumulato un certo "debito tecnico", in quanto il suo design non ha sfruttato le tecnologie all'avanguardia dei sistemi decentralizzati (come le prove a conoscenza zero). Pertanto, il livello di consenso di Ethereum ha urgente bisogno di una grande revisione.
Durante un recente discorso al Devcon di Bangkok, il ricercatore di Ethereum Justin Drake ha annunciato una proposta di riforma radicale del livello di consenso di Ethereum, chiamata "Beam Chain".
Questo è parte del roadmap a lungo termine di Ethereum, che mira a sfruttare i risultati attuali delle innovazioni nella crittografia ZK, al fine di migliorare significativamente la scalabilità e le prestazioni della rete senza dover avviare una nuova rete. Non c'è dubbio che sia uno degli aggiornamenti più importanti per Ethereum nei prossimi 3-5 anni.
Beam Chain non è una nuova blockchain nel senso letterale, ma una nuova infrastruttura costruita all'interno della mainnet di Ethereum, che aumenterà significativamente la velocità delle transazioni, la sicurezza e l'efficienza della mainnet L1. Alcuni interpretano Beam Chain come Ethereum 3.0, ma questo è un malinteso, poiché Beam Chain affronta solo i problemi del livello di consenso senza modificare il livello dei dati (come i canali blob) o il livello di esecuzione (come la Ethereum Virtual Machine (EVM)).
Le cinque principali trasformazioni di Beam Chain sono:
1. Conferma dei blocchi più rapida: abilitazione di un tempo di slot di 4 secondi e finalità di un singolo slot
2. Non a scapito della decentralizzazione: mantenere o migliorare le attuali garanzie di decentralizzazione
3. Ridurre la soglia di staking: far scendere lo staking di ETH da 32 ETH a 1 ETH
4. Proteggere gli utenti comuni: eliminare il MEV basato sulla riorganizzazione dei blocchi
5. Verso il futuro: rendere la rete Ethereum resistente ai quanti
Le idee e i principi di aggiornamento di Beam Chain
1. Aumentare la produzione dei blocchi
Maggiore throughput: Beam Chain aumenterà la produzione di blocchi a 3 volte l'attuale, migliorando la capacità di transazione di Ethereum.
Resistenza alla censura: l'introduzione di FOCIL (Fork-Choice Forced Inclusion List) migliora la capacità di resistenza alla censura, assicurando che le transazioni non siano facilmente escluse dagli attaccanti.
Esecuzione delle aste & Validatori isolati: i validatori utilizzeranno le aste di esecuzione per l'isolamento, garantendo prestazioni e decentralizzazione più forti, consentendo anche a più utenti di evitare l'interferenza di MEV.
Finalità più rapida: Ethereum avrà la finalità a slot singolo e un tempo di blocco di 4 secondi, per confermare le transazioni più rapidamente e migliorare l'efficienza della rete.
È interessante notare che le borse non hanno più bisogno di aspettare conferme dei blocchi di 1/32, 2/32, 3/32... perché in futuro un singolo blocco potrà confermare.
2. Migliorare lo staking
Miglioramento del modello di emissione: modifiche al modello di emissione di ricompensa per i validatori, rendendo lo staking più remunerativo.
Ridurre i requisiti di staking: i validatori indipendenti devono solo mettere in stake 1 ETH, ben al di sotto dell'attuale soglia di 32 ETH, rendendo lo staking indipendente più semplice e diffuso.
Riteniamo che Ethereum debba, accelerando, consentire a più nodi di partecipare al consenso, senza cambiare troppo la soglia dell'hardware, superando il triangolo impossibile dello staking, e questo è davvero grazie alla tecnologia ZK, che è davvero all'avanguardia nel settore.
3. Aumentare la sicurezza
Crittografia post-quantistica: Ethereum implementerà la crittografia resistente ai quanti per garantire che la rete sia protetta dalle minacce del calcolo quantistico, facendo il primo passo verso una blockchain principale resistente ai quanti.
Integrazione di zkSNARK e zkVM: le prove a conoscenza zero (ZKP) saranno integrate in Ethereum tramite zkSNARK e zkVM, per migliorare ulteriormente la privacy, la scalabilità e la sicurezza.
SNARKificazione della blockchain (SNARKificazione): Ethereum utilizzerà RISC-V per SNARKificare la blockchain, un processo che migliora l'efficienza e la scalabilità della generazione delle prove. SNARK è una forma compatta di prova a conoscenza zero che consente a una parte di dimostrare di possedere informazioni senza rivelarle o richiedere interazioni tra provatore e verificatore.
In sintesi, possiamo riassumerlo come: rendere Ethereum completamente ZK.
Aumentare la casualità: Ethereum introdurrà anche una forte casualità per garantire l'equità nei processi chiave della rete, come la selezione dei validatori.
Ridurre il rischio di MEV: una migliore resistenza alla censura può ridurre al minimo l'eccesso di bot come gli attacchi sandwich.
4. Come funziona
Da quando è stata determinata la progettazione dell'attuale livello di consenso di Ethereum (beacon chain), i crittografi hanno compiuto progressi significativi nel campo delle SNARK. Utilizzando la funzione di transizione dello stato di Ethereum (cioè il messaggio di stato integra che i validatori usano per mantenere una visione corretta della blockchain), SNARKificata, è possibile ottenere tempi di slot di 4 secondi e finalità a slot singolo.
Da un lato, la riduzione dei tempi di produzione dei blocchi e della finalità può avere un impatto positivo sull'esperienza delle transazioni Ethereum L1 per quanto riguarda i tempi di attesa;
D'altra parte, può anche eliminare il valore potenziale estratto dalle transazioni attraverso una strategia di riorganizzazione dei blocchi remota e ridurre il debito tecnico del livello di consenso.
Inoltre, la SNARKificazione renderà la rete Ethereum resistente ai quanti, una funzionalità necessaria per le blockchain del futuro.
Beam Chain promuoverà l'upgrade di Ethereum in diversi modi:
Utilizzare il sharding per accelerare la velocità di elaborazione: Beam Chain di Ethereum utilizzerà tecnologie di sharding, suddividendo i dati in parti più piccole (shards) per elaborare più transazioni contemporaneamente. Questo ridurrà i colli di bottiglia delle transazioni e accelererà i tempi di transazione.
Sicurezza contro il calcolo quantistico: Ethereum utilizzerà tecnologie crittografiche all'avanguardia per garantire che anche i futuri supercomputer quantistici non possano compromettere la sicurezza della rete.
Integrazione con il roadmap di Ethereum: Beam Chain non è una rete indipendente, ma una fase integrativa del roadmap di Ethereum per i prossimi 5 anni per espandere e migliorare la sicurezza.
5. Importanza
Per la capacità di Ethereum di gestire applicazioni decentralizzate in crescita, Beam Chain è cruciale — — può migliorare la scalabilità di Ethereum, ridurre i costi delle transazioni e aumentare la sicurezza complessiva, consentendo alla rete di supportare più utenti e applicazioni complesse nel tempo.
Un altro grande vantaggio delle prove basate su SNARK è: consentire ai normali staker equipaggiati con hardware standard di ottenere i suddetti vantaggi prestazionali; quando la soglia di staking scende da 32 ETH a 1 ETH, con il miglioramento delle prestazioni della rete, la decentralizzazione del gruppo di staker di Ethereum migliorerà anche.
In particolare, la riduzione della soglia, se combinata con alcuni dispositivi hardware pertinenti, come l'eNode di Ebunker, porterà i dispositivi di validazione a livello domestico in ogni casa, rendendo Ethereum la blockchain pubblica più decentralizzata e con il maggior numero di nodi al mondo.
Sebbene la visione di Beam Chain non cambierà immediatamente Ethereum, né cambierà significativamente il suo roadmap a lungo termine, la sua adozione cambierà le priorità nello sviluppo della roadmap, accelerando lo sviluppo di componenti specifici (ad esempio, l'attuale roadmap ha fissato alcuni aggiornamenti importanti per il 2029, mentre Beam Chain potrebbe accelerare l'arrivo di aggiornamenti significativi).
Se Beam Chain ottiene sufficiente supporto dalla comunità, gli sviluppatori possono iniziare a redigere le specifiche il prossimo anno, poi nel 2026 il team di sviluppo dei clienti scriverà codice di produzione, testandolo nel 2027, prima di poterlo implementare in sicurezza sulla rete principale di Ethereum. Anche se l'implementazione di Beam Chain sembra ancora lontana, per un software open source sviluppato decentralmente, questi ridondanti di sicurezza sono estremamente necessari.
In breve, Beam Chain, attraverso la strada della ZK, risolve completamente il debito tecnico del passato, e questi miglioramenti hanno il potenziale di migliorare significativamente le funzionalità L1 di Ethereum mantenendo la sua "decentralizzazione di livello mondiale".
Allo stesso tempo, le soluzioni a lungo termine come la resistenza quantistica introdotte da nuove idee metteranno il livello di consenso di Ethereum in "modalità di manutenzione", garantendo che Ethereum rimanga sicuro, efficiente e adattabile nei prossimi decenni, consentendo innovazioni future senza una riprogettazione dirompente.
Ethereum continua a lavorare instancabilmente su una pianificazione a lungo termine, che è un aggiornamento entusiasmante per la blockchain e l'intero settore, permettendoci di mantenere una base ottimistica riguardo a Ethereum anche nel tumultuoso mercato attuale.
