Przyszłość systemu Proof of Stake Ethereum: skupienie na demokratyzacji stakowania, ostateczności pojedynczego slotu i innych innowacjach
Sieć Ethereum przeszła w ostatnich latach duże zmiany. Jedną z najważniejszych była „fuzja”, w ramach której Ethereum przeszło z Proof of Work na Proof of Stake. Ten przełom miał na celu zwiększenie bezpieczeństwa i efektywności energetycznej sieci. Obecnie Ethereum działa na zasadzie Proof of Stake i działa dobrze od prawie dwóch lat. Nadal są jednak obszary wymagające ulepszeń.
Jednym z problemów jest to, że sfinalizowanie bloku trwa około 15 minut. Sfinalizowanie bloku oznacza upewnienie się, że jest on częścią stałego rekordu w blockchainie. Innym problemem jest to, że potrzeba 32 ETH, aby zostać walidatorem, co dla większości ludzi stanowi duże pieniądze. Walidatorzy to osoby, które pomagają zabezpieczyć sieć, zatwierdzając nowe bloki.
Ethereum chce uczynić stakowanie bardziej dostępnym. Zmniejszenie minimalnego wymogu stakowania z 32 ETH do 1 ETH pozwoliłoby większej liczbie osób na uczestnictwo. Jest to część demokratyzacji stakowania. Więcej walidatorów oznacza większą decentralizację, co jest korzystne dla bezpieczeństwa sieci.
Istnieje jednak wyzwanie. Jeśli masz więcej walidatorów i chcesz szybszej finalizacji, sieć musi obsłużyć więcej danych. Każdy walidator musi szybko wysyłać i odbierać wiadomości. Może to zwiększyć obciążenie i utrudnić wydajne działanie węzłów.
Jednym z pomysłów na rozwiązanie tego problemu jest Single Slot Finality, czyli SSF. Dzięki SSF bloki można finalizować w jednym slocie, co może trwać zaledwie 12 sekund. Jest to znacznie szybciej niż obecne 15 minut. Szybsze potwierdzenia transakcji poprawiłyby doświadczenie użytkownika. Ludzie nie musieliby długo czekać, aby dowiedzieć się, że ich transakcje zostały sfinalizowane.
Ale wdrożenie SSF nie jest łatwe. Jedną z opcji jest użycie metod siłowych, aby szybko obsłużyć wszystkie podpisy walidatorów. Może to obejmować zaawansowaną kryptografię, taką jak dowody zerowej wiedzy. Inną opcją jest wykorzystanie komitetów Orbit. W tym systemie losowa grupa walidatorów, zwana komitetem, jest odpowiedzialna za finalizowanie bloków. Pomaga to zmniejszyć obciążenie, ponieważ tylko mniejsza grupa musi się komunikować.
Orbit SSF ma na celu utrzymanie wysokich kosztów atakowania sieci. Ostateczność ekonomiczna oznacza, że jeśli ktoś spróbuje zaatakować sieć, straci dużo ETH. Komitety Orbit zapewniają to, gwarantując, że nawet jeśli w każdym bloku zaangażowanych jest mniej walidatorów, ogólne bezpieczeństwo pozostaje silne.
Innym pomysłem jest dwupoziomowe stakowanie. Tutaj istnieją dwa typy walidatorów: ci, którzy stawiają dużo ETH, i ci, którzy stawiają mniej. Walidatorzy wyższego poziomu przejmowaliby więcej obowiązków, takich jak finalizowanie bloków. Walidatorzy niższego poziomu mogliby uczestniczyć na inne sposoby, takie jak tworzenie list dołączonych lub delegowanie swojego udziału.
Single Secret Leader Election, czyli SSLE, to kolejny obszar zainteresowania. Obecnie wszyscy wiedzą, który walidator zaproponuje następny blok. Dzięki temu atakujący mogą łatwo skierować atak typu „odmowa usługi” na tego walidatora. SSLE ukrywa tożsamość następnego wnioskodawcy, dopóki faktycznie nie utworzy bloku. Pomaga to zapobiegać atakom DoS na walidatorów.
Wdrożenie SSLE wiąże się ze złożoną kryptografią. Wyzwaniem jest znalezienie metody, która jest bezpieczna, ale jednocześnie praktyczna we wdrożeniu. Niektóre propozycje wykorzystują techniki takie jak podpisy pierścieniowe lub miksery, aby zachować tajemnicę tożsamości wnioskodawcy.
Ethereum szuka również sposobów na szybsze potwierdzanie transakcji. Skrócenie czasu potrzebnego na uwzględnienie transakcji w bloku poprawia użyteczność sieci. Jednym z podejść jest wstępne potwierdzenie wnioskodawcy. Pozwala to wnioskodawcy zasygnalizować, że uwzględni określone transakcje w swoim nadchodzącym bloku. Użytkownicy otrzymują szybszą informację zwrotną, co poprawia ich doświadczenie.
Jednak zmniejszenie czasu trwania slotu, powiedzmy, do 4 sekund, stanowi własne wyzwanie. Opóźnienie sieci staje się większym problemem. Walidatorzy muszą szybko się komunikować, co może być trudne dla osób w regionach o wolniejszych połączeniach internetowych. Może to scentralizować sieć, czego Ethereum chce uniknąć.
Innym ważnym tematem jest przygotowanie się na potencjalne ataki 51%. W takim ataku ktoś kontrolujący ponad połowę udziałów w sieci mógłby spróbować cofnąć transakcje lub cenzurować innych. Ethereum chce mieć strategie na wypadek odzyskania po ataku 51%. Jednym z pomysłów jest zwiększenie progu kworum. Obecnie 67% walidatorów musi zgodzić się na sfinalizowanie bloku. Podniesienie tego progu mogłoby utrudnić ataki, ale mogłoby również spowolnić sieć.
Komputery kwantowe to kolejny problem. Eksperci przewidują, że komputery kwantowe mogą w przyszłości złamać obecne metody kryptograficzne. Ethereum bada kryptografię odporną na komputery kwantowe, aby zapewnić bezpieczeństwo w dłuższej perspektywie. Wiąże się to ze znalezieniem nowych algorytmów, których komputery kwantowe nie mogą łatwo złamać.
Solowi stakerzy odgrywają kluczową rolę w bezpieczeństwie Ethereum. Pomagają utrzymać zdecentralizowaną sieć. Zachęcanie większej liczby osób do zostania solowymi stakerami wzmacnia sieć. Obniżając minimalną kwotę stawki, więcej osób może uczestniczyć bez dołączania do dużych pul.
Rozważane są również projekty separacji poświadczenia-wnioskodawcy. Oznacza to rozdzielenie ról proponowania bloków i poświadczania ich. Może to pomóc poprawić bezpieczeństwo i uczynić sieć bardziej odporną.
Ogólnie rzecz biorąc, Ethereum pracuje na wielu frontach, aby ulepszyć swój system Proof of Stake. Ich celem jest uczynienie stakowania bardziej dostępnym, przyspieszenie transakcji i zwiększenie bezpieczeństwa sieci. Chociaż istnieją wyzwania, wysiłki te są ważne dla przyszłości Ethereum.
Podsumowując, przejście Ethereum na Proof of Stake było dużym krokiem naprzód. Ale wciąż jest dużo do zrobienia. Koncentrując się na demokratyzacji stakowania, ostateczności pojedynczego slotu i innych innowacjach, Ethereum ma na celu zbudowanie lepszej i bezpieczniejszej sieci dla wszystkich.
