Innovación en la capa de consenso de Ethereum: Beam Chain trae cinco grandes cambios

Ethereum comenzó con el mecanismo de prueba de trabajo (PoW) y en 2021 se transformó exitosamente en prueba de participación (PoS). Sin embargo, los investigadores centrales de Ethereum creen que, a pesar de que la cadena de señalización inicial tuvo resultados significativos, ha acumulado algunas "deudas técnicas" en los últimos cinco años, ya que su diseño no ha podido aprovechar plenamente las tecnologías de vanguardia de los sistemas descentralizados, como las pruebas de conocimiento cero. Por lo tanto, la capa de consenso de Ethereum necesita una actualización importante.

En la reciente conferencia de desarrolladores, un investigador de Ethereum presentó una propuesta llamada "Beam Chain", que tiene como objetivo reformar por completo la capa de consenso de Ethereum. Esto es parte de la planificación del desarrollo a largo plazo de Ethereum, con el objetivo de aprovechar al máximo los avances actuales en criptografía de conocimiento cero, mejorando significativamente la escalabilidad y el rendimiento de la red sin iniciar una nueva red. Sin duda, esto se convertirá en una de las actualizaciones más críticas de Ethereum en los próximos 3-5 años.

Es importante señalar que Beam Chain no es una nueva cadena de bloques en el sentido literal, sino una nueva infraestructura construida dentro de la red principal de Ethereum. Aumentará significativamente la velocidad de transacciones, la seguridad y la eficiencia de la red principal. Algunas opiniones confunden Beam Chain con Ethereum 3.0, pero en realidad solo aborda problemas de la capa de consenso, sin involucrar cambios en la capa de datos o de ejecución.

Las cinco principales transformaciones del Beam Chain incluyen:

1. Confirmación de bloque más rápida: lograr un tiempo de ranura de 4 segundos y finalización de ranura única.
2. Mantener la descentralización: mantener o mejorar el nivel actual de descentralización
3. Reducir el umbral de participación: bajar el requisito de participación de ETH de 32 ETH a 1 ETH
4. Proteger a los usuarios comunes: eliminar el MEV basado en la reorganización de bloques
5. Enfocados en el futuro: proporcionar capacidad contra cuántica para la red Ethereum

La idea y el principio de la actualización de Beam Chain

1. Aumentar la producción de bloques

• Aumentar el rendimiento: Beam Chain incrementa la producción de bloques a 3 veces el nivel actual, mejorando la capacidad de procesamiento de transacciones de Ethereum.
• Fortalecer la capacidad de resistencia a la censura: introducir el mecanismo FOCIL (lista de inclusión forzada de selección de bifurcación) para garantizar que las transacciones no sean fácilmente excluidas de manera maliciosa.
• Ejecución de subastas y aislamiento de validadores: a través de la ejecución de subastas se logra el aislamiento de validadores, mejorando el rendimiento y la descentralización, al mismo tiempo que se reduce el impacto de MEV en los usuarios.
• Acelerar la finalización definitiva: lograr la finalización definitiva en un solo intervalo y un tiempo de bloque de 4 segundos, acelerar la velocidad de confirmación de transacciones y mejorar la eficiencia de la red.

En el futuro, los intercambios ya no necesitarán esperar múltiples confirmaciones de bloques, sino que podrán completar la confirmación con un solo bloque.

2. Mejora del mecanismo de staking

• Optimizar el modelo de recompensas: ajustar el modo de emisión de recompensas para validadores y aumentar el rendimiento de las apuestas.
• Reducir los requisitos de participación: los validadores independientes solo necesitan participar 1 ETH, muy por debajo del umbral actual de 32 ETH, lo que hace que la participación independiente sea más accesible.

Este avance revolucionario se debe a la aplicación de la tecnología de conocimiento cero, que permite a Ethereum acelerar su funcionamiento mientras acoge más nodos para participar en el consenso, manteniendo al mismo tiempo un umbral de hardware relativamente constante, logrando así romper con el triángulo imposible de la participación.

3. Aumentar la seguridad

• Introducción de la criptografía post-cuántica: implementación de tecnologías de criptografía resistentes a la computación cuántica, protegiendo la red contra amenazas futuras de la computación cuántica.
• Integración de pruebas de conocimiento cero: a través de zkSNARK y zkVM fusionándose con Ethereum, mejorando aún más la privacidad, escalabilidad y seguridad.
• Blockchain SNARK: Utilizar la tecnología RISC-V para hacer que la blockchain sea SNARK, mejorando la eficiencia de generación de pruebas y la escalabilidad.
• Aumentar la aleatoriedad: introducir un mecanismo aleatorio potente para garantizar la equidad de los procesos clave de la red (como la selección de validadores).
• Reducir el riesgo de MEV: minimizar comportamientos de arbitraje automatizado como los ataques de sándwich mediante el fortalecimiento de la resistencia a la revisión.

4. Mecanismo de funcionamiento

Desde que se determinó el diseño de la capa de consenso de Ethereum, los criptógrafos han logrado avances significativos en el campo de SNARK. Al SNARKizar la función de conversión de estado de Ethereum, se logró un tiempo de ranura de 4 segundos y finalización de un solo ranura. Esto no solo mejora la experiencia de transacciones de L1, sino que también reduce la deuda técnica de la capa de consenso al eliminar la estrategia de reorganización de bloques remotos.

Beam Chain impulsará la actualización de Ethereum desde los siguientes aspectos:

• Utilizar la tecnología de fragmentación para acelerar la velocidad de procesamiento: dividir los datos en partes más pequeñas para lograr el procesamiento paralelo de múltiples transacciones.
• Implementar seguridad contra la computación cuántica: utilizar tecnologías de encriptación de vanguardia para asegurar que la red no esté amenazada por la computación cuántica en el futuro.
• Integración con la hoja de ruta de Ethereum: Beam Chain como una parte importante de la hoja de ruta de expansión y mejora de seguridad de Ethereum para los próximos 5 años.

5. Importancia significativa

Beam Chain es crucial para mejorar la capacidad de Ethereum para manejar aplicaciones descentralizadas cada vez más complejas. Aumentará la escalabilidad, reducirá los costos de transacción y mejorará la seguridad general, permitiendo que la red soporte más usuarios y aplicaciones complejas.

Las pruebas basadas en SNARK permiten a los apostadores comunes obtener ventajas de rendimiento utilizando hardware estándar. Con la disminución del umbral de apuesta y la mejora del rendimiento de la red, el grado de descentralización de la comunidad de apostadores de Ethereum se incrementará aún más.

A pesar de que la implementación de Beam Chain aún necesita un tiempo, sienta las bases para el desarrollo a largo plazo de Ethereum. Si se obtiene suficiente apoyo de la comunidad, los desarrolladores podrían comenzar a elaborar especificaciones el próximo año, escribir código de nivel de producción en 2026, realizar pruebas en 2027 y, finalmente, desplegarlo de manera segura en la red principal de Ethereum.

En resumen, Beam Chain ha resuelto la "deuda técnica" del pasado a través de la ruta ZK, mejorando significativamente su funcionalidad L1 mientras mantiene la alta descentralización de Ethereum. Las soluciones a largo plazo como la resistencia cuántica introducidas por el nuevo enfoque garantizarán que Ethereum se mantenga seguro, eficiente y adaptable en las próximas décadas, sentando las bases para la innovación futura.

Ethereum continúa realizando una planificación a largo plazo, lo que no solo es una emocionante noticia para la industria de blockchain, sino también para todo el sector tecnológico. Esto también nos proporciona una base sólida para mantener una actitud optimista hacia Ethereum en el actual entorno de mercado en auge.