Wiadomo, że Ethereum powstało na podstawie dowodu pracy (PoW) i w 2021 roku z powodzeniem przeszło na dowód stawki (PoS). W związku z tym główny badacz fundacji Ethereum, Justin Drake, uważa, że mimo że łańcuch sygnalizacyjny był bardzo skuteczny zaraz po wprowadzeniu PoS, w ciągu ostatnich pięciu lat zgromadził pewne 'długi technologiczne', a jego projekt nie wykorzystał nowoczesnych technologii w decentralizowanych systemach (takich jak dowody zerowej wiedzy). W związku z tym warstwa konsensusu Ethereum wymaga dużej zmiany.
Na ostatniej prezentacji na Devcon w Bangkoku, badacz Ethereum Justin Drake ogłosił propozycję zasadniczej reformy warstwy konsensusu Ethereum, nazwaną 'Beam Chain'.
To część długoterminowej mapy drogowej Ethereum, pozwalająca na wykorzystanie obecnych przełomów w kryptografii ZK, mająca na celu znaczne zwiększenie skalowalności i wydajności sieci bez konieczności uruchamiania nowej sieci. Niewątpliwie jest to jedna z najważniejszych aktualizacji Ethereum w ciągu najbliższych 3-5 lat.
Beam Chain nie jest nowym blockchainem w dosłownym znaczeniu, lecz nową infrastrukturą opartą na głównym łańcuchu Ethereum, która znacznie zwiększy szybkość transakcji, bezpieczeństwo i efektywność głównego łańcucha L1. Niektórzy interpretują Beam Chain jako Ethereum 3.0, co jest błędnym zrozumieniem, ponieważ Beam Chain rozwiązuje jedynie problemy warstwy konsensusu, nie zmieniając warstwy danych (takiej jak kanały blob) ani warstwy wykonawczej (takiej jak Ethereum Virtual Machine (EVM)).
Pięć kluczowych reform Beam Chain to:
1. Szybsza potwierdzenie bloków: Włączenie 4-sekundowego czasu slotu i finalizacji w jednym slocie
2. Nie kosztem decentralizacji: Zachowanie lub poprawa obecnych gwarancji decentralizacji
3. Obniżenie progu stakowania: Zmniejszenie ETH stakowania z 32 ETH do 1 ETH
4. Ochrona zwykłych użytkowników: Eliminacja MEV opartych na reorganizacji bloków
5. W przyszłość: Umożliwienie sieci Ethereum posiadania zdolności do odporności na kwanty
Myśl i zasady aktualizacji Beam Chain
1. Zwiększenie wydajności bloków
Wyższa przepustowość: Beam Chain zwiększy wydajność produkcji bloków do 3 razy, aby zwiększyć zdolność transakcji Ethereum.
Odporność na cenzurę: Wprowadzenie FOCIL (Fork-Choice Forced Inclusion List) wzmocniło zdolność do oporu na cenzurę, zapewniając, że transakcje nie będą łatwo wykluczane przez złoczyńców.
Aukcje egzekucyjne i izolacja weryfikatorów: Weryfikatorzy będą korzystać z aukcji egzekucyjnych, aby zapewnić silniejszą wydajność i decentralizację, co również pozwoli większej liczbie użytkowników uniknąć zakłóceń MEV.
Szybsza finalizacja: Ethereum będzie miało cechy jedno-slotowej finalizacji i czasu bloku wynoszącego 4 sekundy, co pozwoli na szybsze potwierdzanie transakcji i zwiększenie efektywności sieci.
Co ciekawe, giełdy nie będą już musiały czekać na potwierdzenie bloków w 1/32, 2/32, 3/32... ponieważ w przyszłości wystarczy potwierdzenie jednego bloku.
2. Ulepszona stawka
Ulepszony model wydania: Zmiany w modelu wydawania nagród dla weryfikatorów, aby stakowanie przynosiło większe zyski.
Obniżenie wymagań dotyczących stakowania: Niezależni weryfikatorzy muszą stakować tylko 1 ETH, co jest znacznie poniżej obecnego progu 32 ETH, co czyni niezależne stakowanie prostszym i bardziej powszechnym.
Uważamy, że aby Ethereum mogło pomieścić więcej węzłów w konsensusie przy zwiększonej prędkości, nie zmieniając znacznie progu sprzętowego, przełamać niemożliwy trójkąt stakowania, to naprawdę zależy to od technologii ZK, która rzeczywiście wyprzedza branżę.
3. Zwiększenie bezpieczeństwa
Kryptografia postkwantowa: Ethereum wprowadzi kryptografię odporną na kwanty, aby zapewnić ochronę sieci przed zagrożeniami ze strony komputerów kwantowych, stawiając pierwszy krok w kierunku mainstreamowych blockchainów odpornych na kwanty.
Integracja zkSNARK i zkVM: Dowody zerowej wiedzy (ZKP) będą integrowane z Ethereum przez zkSNARK i zkVM, aby dalej zwiększyć prywatność, skalowalność i bezpieczeństwo.
SNARKifikacja blockchaina (SNARKification): Ethereum wykorzysta RISC-V do SNARKifikacji blockchaina, co zwiększy efektywność generacji dowodów i skalowalność. SNARK to kompaktowa forma dowodu zerowej wiedzy, która pozwala jednej stronie udowodnić, że posiada informacje, nie ujawniając ich ani nie wymagając interakcji między dowodzącym a weryfikatorem.
Krótko mówiąc, możemy to podsumować jako: Umożliwienie całemu Ethereum bezpośredniego ZK.
Zwiększenie losowości: Ethereum wprowadzi również silną losowość, aby zapewnić sprawiedliwość w kluczowych procesach sieciowych, takich jak wybór weryfikatorów.
Zmniejszenie ryzyka MEV: Lepsza odporność na cenzurę może zminimalizować rozprzestrzenienie się botów, takich jak ataki kanapkowe.
4. Jak to działa
Od czasu ustalenia projektu obecnej warstwy konsensusu Ethereum (łańcuch sygnalizacyjny), kryptografowie poczynili znaczne postępy w SNARK. Poprzez SNARKifikację funkcji przejścia stanu Ethereum (tj. wiadomości o zmianach stanu, które weryfikatorzy integrują, aby zachować poprawny pogląd na blockchain), można osiągnąć 4-sekundowy czas slotu i finalizację w jednym slocie.
Z jednej strony, zmniejszenie czasu produkcji bloków i finalizacji może pozytywnie wpłynąć na doświadczenia związane z transakcjami na Ethereum L1.
Z drugiej strony, może także wyeliminować potencjalną wartość wyodrębnioną z transakcji poprzez zdalną strategię reorganizacji bloków oraz zmniejszyć długi technologiczne warstwy konsensusu.
Ponadto, SNARKifikacja sprawi, że sieć Ethereum będzie odporna na kwanty, co jest niezbędną cechą przyszłych blockchainów.
Beam Chain będzie postępował w kierunku modernizacji Ethereum na następujące sposoby:
Zastosowanie fragmentacji w celu przyspieszenia procesu: Beam Chain Ethereum zastosuje technologię fragmentacji, dzieląc dane na mniejsze części (shardy), aby jednocześnie przetwarzać wiele transakcji. Zmniejszy to wąskie gardła transakcji i przyspieszy czas transakcji.
Bezpieczeństwo odporne na obliczenia kwantowe: Ethereum wykorzysta nowoczesne technologie kryptograficzne, aby zapewnić, że nawet przyszłe superkomputery kwantowe nie będą w stanie zniszczyć bezpieczeństwa sieci.
Integracja z mapą drogową Ethereum: Beam Chain nie jest niezależną siecią, lecz etapem integracji w mapie drogowej Ethereum na następne 5 lat w celu rozszerzenia i zwiększenia bezpieczeństwa.
5. Ważne znaczenie
Dla zdolności Ethereum do obsługi rosnącej liczby zdecentralizowanych aplikacji, Beam Chain jest kluczowy — może zwiększyć skalowalność Ethereum, obniżyć koszty transakcji i poprawić ogólne bezpieczeństwo, umożliwiając sieci wsparcie dla większej liczby użytkowników i bardziej złożonych aplikacji w miarę upływu czasu.
Kolejną wielką zaletą dowodów opartych na SNARK jest to, że pozwala to zwykłym stakerom wyposażonym w standardowy sprzęt osiągnąć powyższe korzyści wydajnościowe, a po obniżeniu progu stakowania z 32 ETH do 1 ETH, decentralizacja społeczności stakerów Ethereum również zostanie poprawiona w miarę wzrostu wydajności sieci.
Szczególnie obniżenie progu, jeśli połączone z odpowiednim sprzętem, takim jak eNode od Ebunker, pozwoli na wprowadzenie domowych urządzeń weryfikatorów do wielu gospodarstw domowych, Ethereum nadal pozostaje najbardziej zdecentralizowanym publicznym łańcuchem z największą liczbą węzłów na świecie.
Chociaż wizja Beam Chain nie spowoduje natychmiastowej zmiany Ethereum ani nie zmieni jego długoterminowej mapy drogowej, jej przyjęcie zmieni priorytety rozwoju mapy drogowej, przyspieszając rozwój konkretnych komponentów (na przykład, obecna mapa drogowa ustawia niektóre ważne aktualizacje na 2029 rok, podczas gdy Beam Chain może przyspieszyć nadejście ważnych aktualizacji).
Jeśli Beam Chain uzyska wystarczające wsparcie społeczności, deweloperzy mogą rozpocząć opracowywanie specyfikacji w przyszłym roku, a następnie w 2026 roku przez zespół klientów programistycznych kod produkcyjny, a w 2027 roku przeprowadzić testy, a dopiero później bezpiecznie wdrożyć go na głównym łańcuchu Ethereum. Mimo że wdrożenie Beam Chain wydaje się być jeszcze dość odległe, dla oprogramowania open-source rozwijanego w sposób zdecentralizowany, te zapasy bezpieczeństwa są absolutnie konieczne.
Krótko mówiąc, Beam Chain poprzez ścieżkę ZK jednocześnie rozwiązuje przeszłe 'długi technologiczne', a te ulepszenia mają na celu znaczną poprawę funkcji L1 Ethereum, zachowując jednocześnie 'światową decentralizację'.
Jednocześnie wprowadzenie długoterminowych rozwiązań, takich jak odporność na kwanty, stawia warstwę konsensusu Ethereum w 'trybie konserwacji', co zapewnia, że Ethereum pozostaje bezpieczne, efektywne i elastyczne w nadchodzących dziesięcioleciach, umożliwiając przyszłe innowacje bez potrzeby rewolucyjnego prz redesignu.
Ethereum nadal nieustannie pracuje nad długoterminowymi planami, co jest ekscytującą aktualizacją dla blockchain i całej branży, co pozwala nam wciąż zachować optymizm wobec Ethereum w obecnych burzliwych warunkach rynkowych.
