Inovasi Besar pada Lapisan Konsensus Ethereum: Beam Chain Membawa Lima Perubahan

Ethereum dimulai dari PoW (proof of work) dan berhasil bertransformasi menjadi PoS (proof of stake) pada tahun 2021. Namun, para peneliti inti Ethereum berpendapat bahwa meskipun beacon chain awal menunjukkan hasil yang signifikan, dalam lima tahun terakhir telah terakumulasi beberapa "utang teknologi", dan desainnya tidak memanfaatkan teknologi terdepan dari sistem terdesentralisasi dengan cukup baik, seperti zero-knowledge proof. Oleh karena itu, lapisan konsensus Ethereum sangat memerlukan pembaruan besar.

Dalam konferensi pengembang baru-baru ini, peneliti Ethereum mengajukan proposal bernama "Beam Chain", yang bertujuan untuk merombak secara menyeluruh lapisan konsensus Ethereum. Ini adalah bagian dari rencana pengembangan jangka panjang Ethereum, dengan tujuan untuk memanfaatkan sepenuhnya terobosan dalam kriptografi zero-knowledge saat ini, tanpa memulai jaringan baru, untuk secara signifikan meningkatkan skalabilitas dan kinerja jaringan. Tidak diragukan lagi, ini akan menjadi salah satu peningkatan paling kritis bagi Ethereum dalam 3-5 tahun ke depan.

Perlu dicatat bahwa Beam Chain bukanlah blockchain baru dalam arti harfiah, melainkan infrastruktur baru yang dibangun di dalam jaringan utama Ethereum. Ini akan secara signifikan meningkatkan kecepatan transaksi, keamanan, dan efisiensi dari jaringan utama. Ada pandangan yang salah mengartikan Beam Chain sebagai Ethereum 3.0, padahal sebenarnya ini hanya menyelesaikan masalah lapisan konsensus tanpa melibatkan perubahan pada lapisan data atau lapisan eksekusi.

Lima perubahan inti dari Beam Chain meliputi:

1. Konfirmasi blok yang lebih cepat: mencapai waktu slot 4 detik dan finalitas slot tunggal
2. Mempertahankan desentralisasi: Mempertahankan atau meningkatkan tingkat desentralisasi saat ini
3. Menurunkan ambang batas staking: Mengurangi persyaratan staking ETH dari 32 ETH menjadi 1 ETH
4. Melindungi pengguna biasa: Menghilangkan MEV yang berdasarkan pada reorganisasi blok
5. Menuju Masa Depan: Memberikan Kemampuan Anti Kuantum untuk Jaringan Ethereum

Pemikiran dan Prinsip Peningkatan Beam Chain

1. Meningkatkan produksi blok

• Meningkatkan throughput: Beam Chain meningkatkan jumlah produksi blok hingga 3 kali lipat dari tingkat saat ini, memperkuat kemampuan pemrosesan transaksi Ethereum.
• Memperkuat kemampuan anti-pemeriksaan: Mengintroduksi mekanisme FOCIL (Forking Optional Containment Inclusion List) untuk memastikan transaksi tidak mudah dikeluarkan secara jahat.
• Melaksanakan lelang dan isolasi validator: dengan melaksanakan lelang untuk mencapai isolasi validator, meningkatkan kinerja dan desentralisasi, sambil mengurangi dampak MEV pada pengguna.
• Mempercepat finalitas: Mencapai finalitas tunggal dalam satu slot waktu dan waktu blok 4 detik, mempercepat kecepatan konfirmasi transaksi, serta meningkatkan efisiensi jaringan.

Di masa depan, bursa tidak perlu lagi menunggu konfirmasi dari beberapa blok, konfirmasi dapat diselesaikan dalam satu blok.

2. Meningkatkan mekanisme staking

• Mengoptimalkan model hadiah: Menyesuaikan mode penerbitan hadiah validator untuk meningkatkan imbalan staking.
• Menurunkan persyaratan staking: Validator independen hanya perlu melakukan staking 1 Ether, jauh di bawah ambang 32 Ether saat ini, sehingga staking independen menjadi lebih umum.

Kemajuan terobosan ini berkat penerapan teknologi zero-knowledge, yang memungkinkan Ethereum untuk meningkatkan kecepatan sambil mengakomodasi lebih banyak node untuk berpartisipasi dalam konsensus, dan menjaga ambang perangkat keras relatif tidak berubah, berhasil menembus segitiga ketidakmungkinan staking.

3. Meningkatkan Keamanan

• Memperkenalkan kriptografi pasca-kuantum: menerapkan teknologi kriptografi yang tahan kuantum untuk melindungi jaringan dari ancaman komputasi kuantum di masa depan.
• Integrasi bukti nol-pengetahuan: melalui zkSNARK dan zkVM bergabung dengan Ethereum, lebih lanjut meningkatkan privasi, skalabilitas, dan keamanan.
• Blockchain yang SNARK: Menggunakan teknologi RISC-V untuk mengSNARKkan blockchain, meningkatkan efisiensi dan skalabilitas dalam menghasilkan bukti.
• Meningkatkan Keberuntungan: Memperkenalkan mekanisme acak yang kuat untuk memastikan keadilan dalam proses jaringan kunci (seperti pemilihan validator).
• Mengurangi risiko MEV: Meminimalkan serangan sandwich dan perilaku arbitrase otomatis lainnya dengan meningkatkan ketahanan terhadap pemeriksaan.

4. Cara Kerja

Sejak desain lapisan konsensus Ethereum saat ini ditetapkan, para ahli kriptografi telah mencapai terobosan signifikan di bidang SNARK. Dengan mengubah fungsi transisi status Ethereum menjadi SNARK, waktu slot 4 detik dan finalitas slot tunggal dapat dicapai. Ini tidak hanya meningkatkan pengalaman transaksi L1, tetapi juga mengurangi utang teknis lapisan konsensus dengan menghilangkan strategi reorganisasi blok jarak jauh.

Beam Chain akan memajukan upgrade Ethereum dari beberapa aspek berikut:

• Menggunakan teknologi sharding untuk meningkatkan kecepatan pemrosesan: membagi data menjadi bagian yang lebih kecil untuk memproses beberapa transaksi secara paralel.
• Mewujudkan keamanan tahan kuantum: Menggunakan teknologi enkripsi mutakhir untuk memastikan keamanan jaringan tidak terancam oleh kuantum di masa depan.
• Integrasi dengan peta jalan Ethereum: Beam Chain sebagai bagian penting dari peta jalan perluasan dan peningkatan keamanan Ethereum dalam 5 tahun mendatang.

5. Arti Penting

Beam Chain sangat penting untuk meningkatkan kemampuan Ethereum dalam menangani aplikasi terdesentralisasi yang semakin kompleks. Ini akan meningkatkan skalabilitas, mengurangi biaya transaksi, dan meningkatkan keamanan secara keseluruhan, memungkinkan jaringan mendukung lebih banyak pengguna dan aplikasi yang kompleks.

Bukti berbasis SNARK memungkinkan penjaga yang biasa menggunakan perangkat keras standar untuk mencapai keunggulan kinerja. Dengan penurunan ambang batas staking dan peningkatan kinerja jaringan, tingkat desentralisasi komunitas penjaga Ethereum akan semakin meningkat.

Meskipun implementasi Beam Chain masih memerlukan waktu, itu telah meletakkan dasar untuk pengembangan jangka panjang Ethereum. Jika mendapatkan cukup dukungan dari komunitas, para pengembang mungkin mulai menyusun spesifikasi tahun depan, menulis kode tingkat produksi pada tahun 2026, melakukan pengujian pada tahun 2027, dan akhirnya menerapkannya dengan aman di jaringan utama Ethereum.

Singkatnya, Beam Chain telah menyelesaikan "utang teknologi" di masa lalu melalui rute ZK, sambil mempertahankan desentralisasi tinggi Ethereum, secara signifikan meningkatkan fungsi L1-nya. Solusi jangka panjang seperti ketahanan kuantum yang diperkenalkan oleh ide baru akan memastikan bahwa Ethereum tetap aman, efisien, dan adaptif dalam beberapa dekade mendatang, meletakkan dasar untuk inovasi di masa depan.

Ethereum terus melakukan perencanaan jangka panjang, ini bukan hanya berita yang menggembirakan bagi industri blockchain, tetapi juga bagi seluruh bidang teknologi. Ini juga memberikan dasar yang kuat bagi kita untuk mempertahankan sikap optimis terhadap Ethereum di tengah lingkungan pasar yang berkembang pesat saat ini.