Como o sistema de atestação do Ethereum pode ser melhorado?

Ethereum já fez a transição do sistema de prova de trabalho para o sistema de atestação com sucesso há quase dois anos. A atestação tem se mostrado excelente em termos de estabilidade, desempenho e descentralização, mas ainda há algumas áreas importantes que precisam ser melhoradas. Este artigo irá se concentrar nos aspectos do design técnico da atestação que ainda podem ser aprimorados, bem como possíveis caminhos de melhoria.

Finalidade de um único slot e democratização do staking

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

• Em um intervalo de tempo de (12 segundos ou até mais curto, ) completa a confirmação final do bloco.
• Reduzir o limite mínimo de staking para 1 Éter

O principal desafio para alcançar esses objetivos é como garantir que os custos operacionais dos nós não sejam excessivos, mesmo com a participação de um grande número de validadores. Atualmente, existem várias soluções possíveis:

1. Usar um protocolo de agregação de assinaturas mais eficiente, possivelmente combinando a tecnologia ZK-SNARKs.

2. Mecanismo do Comitê Orbit: seleção aleatória de um comitê de médio porte responsável pela confirmação final, ao mesmo tempo mantendo uma suficiente finalidade econômica.

3. Mecanismo de staking em duas camadas: divide os stakers em dois níveis, apenas o nível superior participa diretamente na provisão da finalização econômica.

Estas soluções têm as suas vantagens e desvantagens, necessitando de mais investigação e ponderação.

Eleição de Líder Único Secreto

Atualmente, os proponentes de bloco do Ethereum são conhecidos de antemão, o que apresenta um risco de segurança para ataques DoS. O mecanismo de eleição de um único líder secreto (SSLE) pode esconder a identidade do próximo proponente de bloco até que o bloco seja realmente gerado.

Os principais desafios na implementação do SSLE são como garantir que haja apenas um proponente ao mesmo tempo que se mantém em segredo a identidade do proponente. Atualmente, já existem algumas propostas de protocolos concretas, como o Whisk.

Mas o SSLE aumentará a complexidade do protocolo, podendo ser necessário esperar até que um mecanismo de prova de conhecimento zero genérico seja introduzido no protocolo Ethereum para ser implementado com uma complexidade marginal mais baixa.

Confirmação de transação mais rápida

Reduzir o tempo de confirmação das transações de 12 segundos para 4 segundos pode melhorar significativamente a experiência do usuário. As duas principais soluções tecnológicas para alcançar esse objetivo são:

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

Mas essas soluções também enfrentam alguns desafios, como a possibilidade de centralização dos validadores e como incentivar as pré-confirmações, que precisam ser ponderados mais a fundo.

Outras Direções de Pesquisa

• Recuperação de ataque de 51%: reduzir a dependência do nível social, tornando o processo de recuperação o mais automatizado possível
• Aumentar o limiar de quórum final: de 67% para 80%, para aumentar a segurança
• Resistência a quântica: Para enfrentar os desafios futuros dos computadores quânticos, desenvolver alternativas que não dependam de curvas elípticas.

O sistema de atestação do Ethereum já está em funcionamento estável, mas ainda há muito espaço para melhorias e otimizações. Essas melhorias potenciais irão aumentar ainda mais o desempenho, a segurança e o grau de descentralização do Ethereum.