Inovação significativa na camada de consenso do Ethereum: Beam Chain traz cinco grandes transformações

Ethereum começou com o PoW (Prova de Trabalho) e, em 2021, fez uma transição bem-sucedida para o PoS (Prova de Participação). No entanto, os pesquisadores principais do Ethereum acreditam que, apesar dos efeitos significativos da cadeia de sinalização no início, acumulou alguma "dívida técnica" nos últimos cinco anos, e seu design não conseguiu aproveitar plenamente as tecnologias de ponta dos sistemas descentralizados, como provas de conhecimento zero. Portanto, a camada de consenso do Ethereum necessita urgentemente de uma atualização significativa.

Na recente conferência de desenvolvedores, um pesquisador do Ethereum apresentou uma proposta chamada "Beam Chain", que visa reformar completamente a camada de consenso do Ethereum. Esta é parte do plano de desenvolvimento de longo prazo do Ethereum, que tem como objetivo aproveitar ao máximo as recentes conquistas em criptografia de conhecimento zero, aumentando significativamente a escalabilidade e o desempenho da rede, sem a necessidade de iniciar uma nova rede. Sem dúvida, isso se tornará uma das atualizações mais críticas do Ethereum nos próximos 3-5 anos.

Vale a pena notar que o Beam Chain não é uma nova blockchain no sentido literal, mas sim uma nova infraestrutura construída dentro da mainnet do Ethereum. Ele irá aumentar significativamente a velocidade, segurança e eficiência das transações na mainnet. Há opiniões que interpretam o Beam Chain como Ethereum 3.0, mas na verdade ele apenas resolve problemas da camada de consenso, sem envolver mudanças na camada de dados ou na camada de execução.

As cinco principais transformações do Beam Chain incluem:

1. Confirmação de bloco mais rápida: implementação de um tempo de slot de 4 segundos e finalização de slot único
2. Manter a descentralização: Manter ou melhorar o nível atual de descentralização
3. Reduzir o limite de staking: reduzir o requisito de staking de ETH de 32 ETH para 1 ETH
4. Proteger usuários comuns: eliminar o MEV baseado na reorganização de blocos
5. Voltado para o futuro: fornecer capacidade quântica resistente para a rede Ethereum

A abordagem e os princípios da atualização da Beam Chain

1. Aumentar a produção de blocos

• Aumentar a capacidade de processamento: Beam Chain aumenta a produção de blocos para três vezes o nível atual, melhorando a capacidade de processamento de transações do Ethereum.
• Reforçar a capacidade de resistência à censura: introduzir o mecanismo FOCIL (Lista de Inclusão Forçada de Escolha de Fork) para garantir que as transações não sejam facilmente excluídas de forma maliciosa.
• Execução de leilão e isolamento de validadores: através da execução de leilão, alcançar o isolamento de validadores, aumentar o desempenho e a descentralização, ao mesmo tempo que reduz o impacto de MEV sobre os usuários.
• Aceleração da finalização definitiva: alcançar a finalização definitiva em um único intervalo de tempo e um tempo de bloco de 4 segundos, acelerando a velocidade de confirmação das transações e melhorando a eficiência da rede.

No futuro, as exchanges não precisarão mais esperar por várias confirmações de blocos, a confirmação poderá ser concluída com um único bloco.

2. Melhorar o mecanismo de staking

• Otimizar o modelo de recompensas: ajustar o modo de emissão de recompensas para validadores, aumentando o retorno do staking.
• Reduzir os requisitos de staking: os validadores independentes precisam apenas de fazer staking de 1 ETH, muito abaixo do atual limite de 32 ETH, tornando o staking independente mais acessível.

Este avanço inovador deve-se à aplicação da tecnologia de conhecimento zero, permitindo que o Ethereum acelere enquanto acolhe mais nós para participar do consenso, mantendo o limiar de hardware dos dispositivos relativamente inalterado, conseguindo assim superar o triângulo impossível da estaca.

3. Aumentar a segurança

• Introdução à criptografia pós-quântica: implementação de tecnologias de criptografia resistentes a quântica para proteger a rede contra ameaças futuras de computação quântica.
• Integração de prova de conhecimento zero: através de zkSNARK e zkVM com Ethereum, melhorando ainda mais a privacidade, escalabilidade e segurança.
• Blockchain SNARK: Utilizando tecnologia RISC-V para SNARKizar a blockchain, aumentando a eficiência na geração de provas e a escalabilidade.
• Aumentar a aleatoriedade: Introduzir um poderoso mecanismo aleatório para garantir a equidade em processos críticos da rede (como a seleção de validadores).
• Reduzir o risco de MEV: minimizar comportamentos de arbitragem automatizada, como ataques de sanduíche, através do fortalecimento da capacidade de resistência à revisão.

4. Mecanismo de funcionamento

Desde que o design atual da camada de consenso do Ethereum foi definido, os criptógrafos fizeram grandes avanços no campo dos SNARKs. Ao transformar a função de transição de estado do Ethereum em SNARK, foi alcançado um tempo de slot de 4 segundos e a finalização em um único slot. Isso não apenas melhorou a experiência de transação L1, mas também reduziu a dívida técnica da camada de consenso ao eliminar as estratégias de reorganização de blocos remotos.

A Beam Chain irá avançar na atualização do Ethereum a partir dos seguintes aspectos:

• Utilizar a tecnologia de sharding para aumentar a velocidade de processamento: dividir os dados em partes menores, permitindo o processamento paralelo de múltiplas transações.
• Implementar segurança contra computação quântica: Adotar tecnologias de criptografia de ponta para garantir que a segurança da rede não seja ameaçada por futuros ataques de computação quântica.
• Integração com o roteiro do Ethereum: Beam Chain como uma parte importante do roteiro de expansão e melhoria da segurança do Ethereum nos próximos 5 anos.

5. Importância significativa

A Beam Chain é crucial para aumentar a capacidade do Ethereum em lidar com aplicações descentralizadas cada vez mais complexas. Ela melhorará a escalabilidade, reduzirá os custos de transação e aumentará a segurança geral, permitindo que a rede suporte mais usuários e aplicações complexas.

As provas baseadas em SNARK permitem que os stakers comuns utilizem hardware padrão para obter vantagens de desempenho. Com a redução do limiar de staking e a melhoria do desempenho da rede, o grau de descentralização da comunidade de stakers do Ethereum aumentará ainda mais.

Embora a implementação do Beam Chain ainda leve algum tempo, ela estabelece as bases para o desenvolvimento de longo prazo do Ethereum. Se houver suporte suficiente da comunidade, os desenvolvedores poderão começar a elaborar normas no próximo ano, escrever código de nível de produção em 2026, realizar testes em 2027 e, finalmente, implantar com segurança na rede principal do Ethereum.

Em suma, a Beam Chain resolveu a "dívida técnica" do passado através de uma abordagem ZK, melhorando significativamente suas funcionalidades L1, enquanto mantém a alta descentralização do Ethereum. Soluções de longo prazo, como a resistência quântica introduzida pela nova abordagem, garantirão que o Ethereum permaneça seguro, eficiente e adaptável nas próximas décadas, estabelecendo uma base para inovações futuras.

A Ethereum continua a fazer planos a longo prazo, o que é uma notícia empolgante não apenas para a indústria de blockchain, mas para todo o setor tecnológico. Isso também nos proporciona uma base sólida para manter uma atitude otimista em relação ao Ethereum no atual ambiente de mercado em crescimento.