Como o Ethereum PoS pode ser melhorado?

Ethereum já executa com sucesso um sistema PoS há quase dois anos, demonstrando excelência em estabilidade, desempenho e descentralização. No entanto, o PoS ainda tem algumas áreas importantes que precisam de melhorias, principalmente em relação a melhorias nas características técnicas e mudanças econômicas para enfrentar os riscos de centralização. Este artigo discute direções potenciais para melhorias no design da tecnologia PoS.

Finalidade de um único slot e democratização do staking

Atualmente, o Ethereum leva 15 minutos para completar um bloco, com um limite mínimo de staking de 32 ETH. A situação ideal é:

• Completar a confirmação final do bloco em um intervalo de tempo de 12 segundos ou menos (
• Permitir 1 ETH para staking ) reduzir de 32 ETH para 1 ETH (

Estes dois objetivos estão em conflito com o objetivo de reduzir os custos operacionais dos nós. Atualmente, existem várias soluções principais:

1. Ataque de força bruta: desenvolver melhores protocolos de agregação de assinaturas, podendo usar ZK-SNARKs

2. Comissão Orbit: um comitê médio escolhido aleatoriamente é responsável pela confirmação final

3. Duas camadas de staking: os stakers são divididos em dois níveis, alto e baixo, onde apenas o nível alto participa diretamente da finalização econômica.

4. Manter o status quo

Cada solução tem suas vantagens e desvantagens, e é necessário fazer um balanço. As combinações possíveis incluem:

• Adicionar Orbit mas não executar a finalização de um único slot
• Usar técnicas de força bruta para reduzir a dimensão mínima do depósito, mas não executar a finalização de um único slot.
• Executar Orbit SSF com parâmetros conservadores e auxiliar com técnica de força bruta
• Adicionar staking de arco-íris, mas não executar a finalização de um único slot

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Eleição de Líder Único Secreto

O objetivo é ocultar as informações do proponente do próximo bloco, a fim de prevenir ataques DoS direcionados.

O método principal é criar um "ID de validador cego" para cada validador e, em seguida, selecionar aleatoriamente um ID cego como proponente. Apenas o proprietário desse ID cego pode gerar uma prova de proposta de bloco válida.

O principal desafio é encontrar uma implementação de protocolo suficientemente simples, evitando aumentar excessivamente a complexidade do Ethereum. Pode ser necessário esperar até que o Ethereum introduza o mecanismo de prova de conhecimento zero por outros motivos antes de considerar isso.

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Confirmação de transações mais rápida

O objetivo é reduzir o tempo de confirmação de 12 segundos para cerca de 4 segundos. Existem duas principais rotas tecnológicas:

1. Reduzir o tempo de intervalo para 8 segundos ou 4 segundos
2. Permitir que os proponentes publiquem pré-confirmações durante o processo de slots.

Reduzir o tempo de furo pode trazer riscos de centralização. O método de pré-confirmação pode melhorar a situação média, mas não pode melhorar a pior situação.

A questão chave é como incentivar as pré-confirmações. Se não tentarmos encurtar o tempo de confirmação, o ecossistema pode depender mais do mecanismo de pré-confirmação do L2.

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Outras Direções de Pesquisa

• Recuperação de ataque de 51%: tentar reduzir a dependência da camada social, parte do processo de recuperação automatizado

• Aumentar o limite de quórum: de 67% para 80%, aumentando a segurança

• Resistência quântica: desenvolver soluções alternativas resistentes a quântica, preparando-se para o futuro

De maneira geral, o PoS do Ethereum ainda possui vários aspectos que podem ser otimizados e melhorados, sendo necessário encontrar um ponto de equilíbrio entre segurança, descentralização e desempenho.

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