Direções de melhoria do sistema de atestação do Ethereum

Ethereum mudou para um sistema de atestação e tem funcionado de forma estável nos últimos dois anos, apresentando um desempenho excelente em termos de performance e descentralização. No entanto, ainda existem algumas áreas importantes que precisam de melhorias, principalmente nos seguintes aspectos:

Finalidade de um único slot e democratização da atestação

Atualmente, o Ethereum precisa de cerca de 15 minutos para completar a confirmação final de um bloco, e o limite mínimo de staking é de 32 ETH. Em um cenário ideal, esperamos:

• Dentro de um slot de tempo, a confirmação final do bloco é concluída em (12 segundos ou menos ).
• Reduzir o limite mínimo de depósito para 1 Éter

O principal desafio para alcançar esses objetivos é como manter baixos os custos de operação dos nós, com a participação de um grande número de validadores. Atualmente, existem várias soluções possíveis:

1. Melhorar o protocolo de agregação de assinaturas para lidar com milhões de assinaturas de validadores em cada slot.

2. Mecanismo do Comitê Orbit: seleção aleatória de um comitê de médio porte responsável pela confirmação final da cadeia.

3. Mecanismo de staking em duas camadas: divide os stakers em duas categorias, uma com altos requisitos de depósito e outra com baixos requisitos de depósito.

Esses planos têm suas vantagens e desvantagens, sendo necessário equilibrar entre segurança, descentralização e eficiência.

Eleição de Líder Único Secreto

Atualmente, as informações sobre o próximo bloco propostas pelos validadores são conhecidas de antemão, o que representa um risco de segurança. A solução é ocultar as informações sobre o gerador do próximo bloco antes da geração do bloco.

A eleição de um único líder secreto (SSLE) usa tecnologia de criptografia para criar um "ID de validador cego" para cada validador, e depois seleciona aleatoriamente um ID cego como proponente de bloco.

O principal desafio na implementação do SSLE é encontrar uma solução suficientemente simples sem aumentar a complexidade do protocolo.

Confirmação de transação mais rápida

Reduzir o tempo de confirmação de transações de 12 segundos para cerca de 4 segundos melhorará significativamente a experiência do usuário. Existem duas principais rotas tecnológicas:

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

A redução do tempo de intervalo pode trazer riscos de centralização dos validadores. O método de pré-confirmação pode melhorar o tempo médio de confirmação, mas não pode melhorar o tempo de confirmação em piores casos.

Outras Direções de Pesquisa

• Recuperação de ataque de 51%: reduzir a dependência do nível social, tornando o processo de recuperação mais automatizado

• Aumentar o limiar de quórum necessário para a confirmação final: de 67% para cerca de 80%, aumentando a segurança.

• Resistência a quantum: desenvolver alternativas baseadas em hash ou outras resistências a quantum para a parte do protocolo que depende de curvas elípticas.

Ethereum precisa continuar a melhorar nessas áreas para aumentar a segurança, o grau de descentralização e a experiência do usuário.