È ben noto che Ethereum è nato con PoW (Proof of Work) e nel 2021 è passato con successo a PoS (Proof of Stake). A questo proposito, il ricercatore principale della fondazione Ethereum, Justin Drake, ha affermato: nonostante la Beacon Chain fosse molto efficace all'inizio dell'introduzione di PoS, negli ultimi cinque anni ha accumulato un po' di "debito tecnico" e 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.
Nel recente intervento 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 fa parte della roadmap a lungo termine di Ethereum, che mira a sfruttare i risultati delle attuali innovazioni nella crittografia ZK, con l'obiettivo di migliorare drasticamente la scalabilità e le prestazioni della rete senza 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 in senso letterale, ma una nuova infrastruttura costruita all'interno della mainnet di Ethereum, che aumenterà drasticamente la velocità delle transazioni, la sicurezza e l'efficienza della L1. Alcuni interpretano Beam Chain come Ethereum 3.0, il che è un malinteso, poiché Beam Chain affronta solo i problemi del livello di consenso e non modifica il livello dei dati (come i canali blob) o il livello di esecuzione (come la macchina virtuale di Ethereum (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 a singolo slot
2. Senza compromettere la decentralizzazione: mantenere o migliorare le garanzie di decentralizzazione attuali
3. Ridurre la soglia di Staking: consentire lo Staking di ETH di passare da 32 ETH a 1 ETH
4. Proteggere gli utenti comuni: eliminare il MEV basato sulla ristrutturazione dei blocchi
5. Verso il futuro: dotare la rete Ethereum di capacità resistenti ai quanti
Le idee e i principi di aggiornamento di Beam Chain
1. Aumentare la produzione di blocchi
Maggiore throughput: Beam Chain aumenterà la produzione di blocchi a tre volte l'attuale, per migliorare la capacità di transazione di Ethereum.
Resistenza alla censura: l'introduzione di FOCIL (Fork-Choice Forced Inclusion List) ha migliorato la capacità di resistenza alla censura, garantendo che le transazioni non siano facilmente escluse dai malintenzionati.
Esecuzione di aste per isolare i validatori: i validatori utilizzeranno aste per l'esecuzione per isolarsi, garantendo prestazioni più robuste e decentralizzazione, consentendo anche a più utenti di essere risparmiati dall'invasione di MEV.
Finalità più rapida: Ethereum avrà caratteristiche di finalità a singolo slot e tempi di blocco di 4 secondi, consentendo conferme delle transazioni più rapide e una maggiore efficienza della rete.
È interessante notare che le borse non devono più aspettare lentamente conferme di blocco di 1/32, 2/32, 3/32 ... perché in futuro è possibile confermare tramite un singolo blocco.
2. Miglioramento dello staking
Miglioramento del modello di emissione: modifiche al modello di emissione delle ricompense per i validatori, per aumentare i ritorni dallo staking.
Ridurre i requisiti di staking: i validatori indipendenti devono solo mettere in staking 1 ETH, ben al di sotto dell'attuale soglia di 32 ETH, rendendo lo staking indipendente più semplice e accessibile.
Crediamo che per Ethereum, accelerando, possa ospitare un numero maggiore di nodi per partecipare al consenso senza modificare significativamente la soglia dell'hardware, superare il triangolo impossibile dello staking, e ciò è davvero grazie alla tecnologia ZK, che si trova davvero molto avanti 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 dei computer quantistici, facendo il primo passo verso la resistenza quantistica per le blockchain mainstream.
Integrazione di zkSNARK e zkVM: le prove a conoscenza zero (ZKP) saranno integrate con Ethereum tramite zkSNARK e zkVM, per migliorare ulteriormente la privacy, la scalabilità e la sicurezza.
SNARKificazione della blockchain: 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 alcuna interazione tra il dimostratore e il verificatore.
In sintesi, possiamo riassumerlo come: rendere l'intera Ethereum direttamente 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'invasione di robot come gli attacchi sandwich.
4. Come funziona
Da quando è stata definita la progettazione dell'attuale livello di consenso di Ethereum (Beacon Chain), i crittografi hanno fatto significativi progressi nel campo di SNARK. SNARKificando la funzione di transizione di stato di Ethereum (cioè il messaggio di cambiamento di stato integrato che i validatori utilizzano per mantenere una visione corretta della blockchain), si possono ottenere tempi di slot di 4 secondi e finalità a singolo slot.
Da un lato, la riduzione del tempo di produzione e finalità dei blocchi può avere un impatto positivo sull'esperienza delle transazioni L1 di Ethereum;
D'altra parte, può anche eliminare il valore potenziale estratto dalle transazioni attraverso strategie di ristrutturazione dei blocchi remoti e ridurre il debito tecnico del livello di consenso.
Inoltre, la SNARKificazione renderà la rete Ethereum resistente ai quanti, una funzione essenziale per le blockchain del futuro.
Beam Chain promuoverà l'aggiornamento di Ethereum in vari modi:
Utilizzare la frammentazione per accelerare la velocità di elaborazione: Beam Chain di Ethereum utilizzerà la tecnologia di frammentazione, suddividendo i dati in parti più piccole (frammenti) per elaborare più transazioni contemporaneamente. Questo ridurrà il collo di bottiglia delle transazioni e accelererà i tempi di transazione.
Sicurezza resistente ai calcolatori quantistici: Ethereum utilizzerà tecnologie crittografiche all'avanguardia per garantire che anche i futuri supercomputer quantistici non possano compromettere la sicurezza della rete.
Integrazione con la roadmap di Ethereum: Beam Chain non è una rete indipendente, ma una fase di integrazione della roadmap di Ethereum per espandere e aumentare la sicurezza nei prossimi 5 anni.
5. Importanza significativa
Per la capacità di Ethereum di gestire un numero crescente di applicazioni decentralizzate, Beam Chain è cruciale: può aumentare la scalabilità di Ethereum, ridurre i costi di transazione e migliorare 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 vantaggi prestazionali sopra menzionati, migliorando la decentralizzazione della comunità di staker di Ethereum con la riduzione della soglia di staking da 32 ETH a 1 ETH e con l'aumento delle prestazioni della rete.
In particolare, la riduzione della soglia, se abbinata ad alcune apparecchiature hardware correlate, come l'eNode di Ebunker, porterà i dispositivi di validazione a livello domestico nelle case di tutti. Ethereum rimane la blockchain pubblica più decentralizzata e con il maggior numero di nodi al mondo.
Sebbene la visione di Beam Chain non modifichi immediatamente Ethereum né cambi significativamente la sua roadmap a lungo termine, la sua adozione cambierà le priorità nello sviluppo della roadmap, accelerando lo sviluppo di componenti specifici (ad esempio, la roadmap attuale prevede che alcuni aggiornamenti importanti siano fissati per il 2029, mentre Beam Chain potrebbe accelerare l'arrivo di aggiornamenti significativi).
Se Beam Chain ottiene un sufficiente supporto dalla comunità, gli sviluppatori possono iniziare a redigere le specifiche l'anno prossimo, quindi nel 2026 il team di sviluppo dei clienti scriverà codice di produzione, e nel 2027 verrà testato, prima di poter essere distribuito in sicurezza sulla mainnet di Ethereum. Anche se l'implementazione di Beam Chain sembra ancora lontana, queste ridondanze di sicurezza sono estremamente necessarie per un software open source sviluppato in modo decentralizzato.
In sintesi, Beam Chain affronta il "debito tecnico" del passato attraverso il percorso di SNARKificazione, e queste migliorie promettono di migliorare notevolmente le funzionalità L1 di Ethereum mantenendo la sua "decentralizzazione di livello mondiale".
Allo stesso tempo, 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 per una pianificazione a lungo termine, il che rappresenta un aggiornamento stimolante sia per la blockchain che per l'intero settore. Questo ci permette di mantenere una base ottimista su Ethereum anche nel tumultuoso mercato attuale.
