A camada de consenso do Ethereum recebe uma grande atualização: cinco grandes mudanças do Beam Chain

Ethereum começou com PoW (prova de trabalho) e, em 2021, fez uma transição bem-sucedida para PoS (prova de participação). No entanto, um pesquisador central da Fundação Ethereum acredita que, embora a cadeia de sinalização tenha se saído bem 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 precisa de uma atualização significativa.

Recentemente, numa conferência Devcon em Bangkok, um pesquisador de Ethereum apresentou uma proposta chamada "Beam Chain", que visa reformar completamente a camada de consenso do Ethereum. Esta é uma parte importante do planejamento de longo prazo do Ethereum, com o objetivo de aumentar significativamente a escalabilidade e o desempenho da rede, utilizando as recentes inovações em criptografia ZK, sem iniciar uma nova rede. Sem dúvida, isso se tornará uma das atualizações mais críticas do Ethereum nos próximos 3-5 anos.

É importante esclarecer que a Beam Chain não é uma nova blockchain no sentido literal, mas sim uma nova infraestrutura construída dentro da rede principal do Ethereum, com o objetivo de aumentar significativamente a velocidade, segurança e eficiência das transações na rede L1. Interpretar a Beam Chain como Ethereum 3.0 é impreciso, pois ela se concentra principalmente em resolver problemas da camada de consenso, sem envolver mudanças na camada de dados (como canais blob) ou na camada de execução (como a Máquina Virtual Ethereum, EVM).

As cinco principais reformas 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 os usuários comuns: eliminar o MEV baseado na reorganização de blocos
5. Voltado para o futuro: fornecer capacidade quântica resistente à rede Ethereum

Ideia e Princípio do Upgrade do Beam Chain

1. Aumentar a produção de blocos

• Aumentar a capacidade de processamento: Beam Chain aumentará a produção de blocos para 3 vezes o nível atual, a fim de melhorar a capacidade de processamento de transações do Ethereum.
• Aumentar a resistência à censura: introduzir o mecanismo FOCIL (Lista de Inclusão Obrigatória de Escolha de Forks) para garantir que as transações não sejam facilmente excluídas de forma maliciosa.
• Execução de leilões com isolamento de validadores: ao realizar leilões, alcança-se o isolamento de validadores, melhorando o desempenho e o grau de descentralização, enquanto se reduz o risco de os usuários serem afetados pelo MEV.
• Acelerar a confirmação de transações: alcançar a finalização definitiva em um único intervalo de tempo e um tempo de bloco de 4 segundos, aumentando significativamente a velocidade de confirmação de transações e a eficiência da rede.

Vale a pena notar que este upgrade permitirá que a bolsa não precise mais esperar por várias confirmações de bloco, podendo completar a confirmação com um único bloco.

2. Melhorar o mecanismo de staking

• Otimização do modelo de recompensas: ajustar o modelo de emissão de recompensas para validadores, aumentando o rendimento de staking.
• Redução significativa do limiar de staking: os requisitos de staking para validadores independentes foram reduzidos de 32 ETH para 1 ETH, tornando o staking independente mais acessível e simples.

Este avanço revolucionário é graças à aplicação da tecnologia ZK, permitindo que o Ethereum aumente a velocidade enquanto acomoda mais nós a participar do consenso, sem aumentar significativamente os requisitos de hardware, alcançando um grande marco no mecanismo de staking.

3. Aumentar a segurança

• Introdução da criptografia pós-quântica: implementação de tecnologias de criptografia resistentes a quântica, protegendo a rede contra futuras ameaças de computação quântica, abrindo caminho para a resistência quântica nas blockchains mainstream.
• Integração de zkSNARK e zkVM: integrar a tecnologia de provas de conhecimento zero (ZKP) profundamente com Ethereum através de zkSNARK e zkVM, melhorando completamente a proteção de privacidade, escalabilidade e segurança.
• Blockchain SNARK: Utilizando a tecnologia RISC-V para implementar a SNARKização da blockchain, aumentando significativamente a eficiência e a escalabilidade da geração de provas.
• Aumentar a aleatoriedade: Introduzir um mecanismo de aleatoriedade mais robusto para garantir a equidade na seleção de validadores e em outros processos críticos da rede.
• Reduzir o risco de MEV: através do reforço da capacidade de resistência à auditoria, reduzindo efetivamente comportamentos de arbitragem automatizados, como ataques de sanduíche.

Em resumo, esta atualização pode ser resumida como: a realização da ZKização completa do Ethereum.

4. Como Funciona

Desde que o design da camada de consenso atual do Ethereum (Beacon Chain) foi determinado, os criptógrafos fizeram avanços significativos no campo dos SNARKs. Ao SNARKizar a função de conversão de estado do Ethereum, é possível alcançar um tempo de slot de 4 segundos e a finalização em um único slot. Isso não só pode melhorar significativamente a experiência de transação L1, reduzindo o tempo de espera, mas também pode diminuir o risco de MEV ao eliminar estratégias de reestruturação de blocos remotos, ao mesmo tempo que reduz a dívida técnica da camada de consenso.

Além disso, a SNARKificação dará à rede Ethereum capacidade de resistência quântica, uma característica essencial para as blockchains do futuro.

A Beam Chain vai avançar com a atualização do Ethereum a partir dos seguintes aspectos:

• Adotar a tecnologia de sharding para aumentar a velocidade de processamento: ao dividir os dados em fragmentos menores (shards) para processar várias transações em paralelo, aliviando efetivamente o gargalo das transações e acelerando a velocidade das transações.
• Implementar segurança contra computação quântica: utilizar tecnologias de criptografia de ponta para garantir que a segurança da rede não seja ameaçada por futuros supercomputadores quânticos.
• Integração profunda com o roteiro de desenvolvimento do Ethereum: Beam Chain é uma parte importante do plano de expansão e melhoria da segurança do Ethereum para os próximos 5 anos, e não uma rede independente.

5. Importância significativa

A Beam Chain é crucial para melhorar a capacidade do Ethereum de lidar com aplicações descentralizadas cada vez mais complexas. Ela irá aumentar significativamente a escalabilidade da rede, reduzir os custos de transação e melhorar a segurança geral, permitindo que o Ethereum suporte a longo prazo mais usuários e aplicações complexas.

Outra grande vantagem do sistema de provas baseado em SNARK é que os apostadores comuns podem alcançar o aumento de desempenho mencionado usando hardware padrão. Com a redução do limite de aposta de 32 ETH para 1 ETH, o nível de descentralização da comunidade de apostadores do Ethereum aumentará ainda mais.

Particularmente, a redução acentuada do limiar de staking, combinada com a popularização de dispositivos de validadores de nível doméstico como o eNode, promete consolidar ainda mais o Ethereum como a cadeia pública mais descentralizada e com o maior número de nós no mundo.

Embora a visão da Beam Chain não mude imediatamente o Ethereum, nem altere significativamente sua trajetória de desenvolvimento a longo prazo, ela irá reajustar as prioridades no desenvolvimento do roteiro, acelerando o progresso de certos componentes-chave. Por exemplo, algumas atualizações importantes que estavam previstas para serem implementadas em 2029 podem ser realizadas antecipadamente.

Se a Beam Chain receber apoio suficiente da comunidade, a equipe de desenvolvimento poderá começar a elaborar normas específicas no próximo ano, seguida pela redação de código de produção pela equipe de desenvolvimento do cliente em 2026, testes abrangentes em 2027, e finalmente a implementação segura na rede principal do Ethereum. Embora a implementação da Beam Chain possa parecer distante, essas medidas de redundância de segurança são indispensáveis para um software de código aberto desenvolvido de forma descentralizada.

De um modo geral, a Beam Chain, através da rota ZK, espera melhorar significativamente suas funcionalidades L1, ao mesmo tempo que mantém a vantagem de "descentralização de classe mundial" do Ethereum, resolvendo de uma vez por todas a "dívida técnica" acumulada no passado. Ao mesmo tempo, as soluções de longo prazo, como a resistência quântica, colocarão a camada de consenso do Ethereum em "modo de manutenção", garantindo que ela permaneça segura, eficiente e adaptável nas próximas décadas, estabelecendo a base para inovações futuras, sem a necessidade de um redesenho disruptivo.

Ethereum está continuamente a fazer um planeamento a longo prazo, o que representa um avanço emocionante para toda a indústria de blockchain. Isso também nos fornece uma base sólida para manter uma atitude otimista em relação ao Ethereum neste ambiente de mercado vibrante.