Будущее Ethereum словами его основателя

Это статья является выжимкой 6-ти лонгридов, которые опубликовал в октябре 2024 года основатель и главный идеолог сети Ethereum - Виталик Бутерин, под общим названием "Возможные будущие сценарии развития протокола Ethereum".

Предлагаем ознакомиться с их основными идеями. Создано и переведено при участии ИИ.

Первая часть называется "The Merge"

Эта статья посвящена второй части «Merge», описанной в дорожной карте 2023 года, а именно – улучшению технического дизайна Proof-of-Stake (PoS). В ней рассматриваются основные направления развития PoS и пути их достижения.

Ключевые области, требующие улучшения:

• Скорость подтверждения и финализации транзакций:
• Сейчас для финализации блока требуется 2-3 эпохи (~15 минут).
• Цель: финализация в один слот (12 секунд).
• Повышение доступности стейкинга для индивидуальных стейкеров:
• Сейчас минимальный порог для стейкинга составляет 32 ETH.
• Цель: снижение порога до 1 ETH.
• Улучшение устойчивости Ethereum к атакам 51%:
• В настоящее время финализация блоков требует участия всех валидаторов, что создает нагрузку на узлы.
• Цель: разработка механизмов финализации блоков с участием меньшего числа валидаторов, сохраняя при этом экономическую финализацию.
• Выбор лидера без раскрытия его идентификации:
• В настоящее время выбор лидера, который создаст следующий блок, известен заранее, что делает его уязвимым для DDoS-атак.
• Цель: внедрение механизма выбора лидера, скрывающего его идентификацию до момента создания блока.
• Ускорение подтверждения транзакций:
• Цель: сокращение времени подтверждения транзакций с 12 секунд до 4 секунд.
• Усиление механизмов восстановления после атаки 51%:
• Цель: автоматизация процесса восстановления после атаки, уменьшая зависимость от социальных механизмов.
• Повышение порога кворума:
• Цель: повышение порога кворума с 67% до 80%, что увеличит безопасность сети, но и потребует больше времени для финализации блоков.
• Подготовка к эпохе квантовых компьютеров:
• Цель: разработка квантово-устойчивых алгоритмов и замен существующих алгоритмов, основанных на эллиптических кривых.

Варианты решения:

• Брутфорс (Brute force): использование мощных методов агрегации подписей для обработки большого количества валидаторов.
• Orbit SSF: механизм, позволяющий случайному комитету валидаторов финализировать блоки, сохраняя при этом экономическую финализацию.
• Двухуровневый стейкинг: разделение стейкеров на два уровня с разными требованиями к депозиту.
• Single Secret Leader Election (SSLE): протокол для выбора лидера без раскрытия его идентификации.
• Сокращение длительности слотов: сокращение времени слота с 12 секунд до 4 секунд.
• Предварительное подтверждение: публикация пред подтверждений транзакций в течение слота.
• Повышение порога кворума: увеличение порога кворума для финализации блока с 67% до 80%.

Преимущества и недостатки:

Каждый из предложенных вариантов имеет свои преимущества и недостатки, а также влияет на другие аспекты дорожной карты. Важно выбрать оптимальное решение, которое позволит обеспечить безопасность, доступность и масштабируемость Ethereum.

Следующие шаги:

Разработка, тестирование и внедрение предложенных решений требует значительных усилий и времени. Важно проводить дальнейшие исследования и исследования, чтобы оптимизировать дизайн PoS и обеспечить долгосрочную устойчивость Ethereum.

Вторая часть называется "The Surge"

Вторая часть статьи посвящена "Surge" - этапу развития Ethereum, направленному на масштабирование сети.

Ключевые элементы Surge:

• Переход к rollup-ориентированной архитектуре: Ethereum L1 превращается в надёжный, децентрализованный базовый уровень, а L2-протоколы обеспечивают масштабируемость экосистемы.
• Сохранение децентрализации и надежности L1: при одновременном наследовании ключевых свойств Ethereum L1 (бесдоверие, открытость, цензуроустойчивость) L2-протоколами.
• Максимальная взаимозаменяемость между L2-протоколами: чтобы создать ощущение единой экосистемы Ethereum, а не множества отдельных блокчейнов.

Проблема масштабируемости:

• Трилемма масштабируемости: ограничение, которое предполагает сложность одновременного достижения децентрализации, масштабируемости и безопасности в блокчейне.
• Решение проблемы: комбинация выборки доступности данных (DAS) и SNARKs, позволяющая увеличить количество транзакций в сети без ущемления безопасности.

Улучшение доступности данных:

• PeerDAS: технология, увеличивающая пропускную способность Ethereum L1 за счет более эффективного распределения данных между узлами сети.
• 2D-выборка: будущий шаг в развитии DAS, позволяющий еще более эффективно распределять данные, сохраняя при этом высокий уровень безопасности.

Сжатие данных:

• Уменьшение размера транзакций: за счет использования различных методов сжатия данных, таких как агрегация подписей, замена адресов указателями и оптимизированная сериализация значений.
• Увеличение пропускной способности: за счет снижения объема данных, хранящихся в сети.

Plasma:

• Масштабируемое решение: позволяющее хранить данные вне сети, оставляя в ней только корневые хэши блоков.
• Увеличение безопасности: за счет использования SNARKs и механизмов проверки доказательств.

Trustless Rollups:

• Создание бесдоверительных rollup-протоколов: устранение зависимости от централизованных механизмов проверки и управления.
• Использование формальной верификации и многопроверочных систем: для увеличения уверенности в безопасности proof systems.

Повышение взаимозаменяемости между L2-протоколами:

• Создание единого интерфейса: для взаимодействия с различными L2-протоколами, что делает Ethereum более удобным и интуитивным в использовании.
• Стандартизация процессов: перевода активов между разными L2-протоколами, а также выполнения cross-chain операций.

Масштабирование L1:

• Увеличение лимита газа: чтобы позволить обрабатывать большее количество транзакций.
• Снижение стоимости определенных операций: чтобы увеличить среднюю пропускную способность сети.
• Native rollups: создание параллельных копий EVM, что позволяет еще более эффективно использовать L1.

Видение будущего:

• Разделение труда между L1 и L2: L1 сохраняет роль надёжного базового уровня, а L2 обеспечивают масштабируемость и разнообразие приложений.
• Необходимость в дальнейшем развитии L1: для обеспечения достаточной мощности для поддержки растущей экосистемы L2.
• Создание единой экосистемы: Ethereum с прозрачной и эффективной взаимозаменяемостью между L1 и L2.

Surge - важный шаг на пути к созданию более масштабируемой и удобной в использовании экосистемы Ethereum.

Третья часть называется "The Scourge"

В этой части рассматриваются риски централизации Ethereum L1, связанные с механизмом Proof-of-Stake, а также предлагаются решения для минимизации этих рисков.

Ключевые риски:

• Централизация: Экономические факторы могут привести к тому, что крупные стейкхолдеры будут доминировать, а мелкие стэйкеры будут вынуждены присоединяться к крупным пулам, повышая риск атак 51%, цензуры транзакций и других кризисов.
• Извлечение ценности: Небольшая группа стейкхолдеров может захватить ценность, которая в противном случае досталась бы пользователям Ethereum.

Основными областями, где проявляются эти риски, являются:

• Конструирование блоков (MEV): Крупные игроки могут позволить себе запускать более сложные алгоритмы для создания блоков, получая более высокую прибыль с каждого блока.
• Предоставление стейкингового капитала: Крупные игроки могут более эффективно управлять заблокированным капиталом, выпуская его в виде ликвидных стейкинг-деривативов (LST).

Предлагаемые решения для минимизации рисков:

• Реформа конструирования блоков: Существующая модель "пропозер-строитель" (MEVBoost) приводит к централизации ролей строителей блоков. Предлагаются альтернативные подходы:
• Списки включения (Inclusion Lists): Валидатор создает список транзакций, которые должны быть включены в блок. Строитель блока может только изменять порядок транзакций и добавлять собственные транзакции.
• Несколько одновременных пропозеров (MCP): Разделение роли пропозера между множеством участников, чтобы каждый имел средний уровень сложности.
• Зашифрованные мемпулы: Внедрение зашифрованных мемпулов может предотвратить кражу стратегий и обеспечить конфиденциальность транзакций.
• Регулирование эмиссии: Снижение эмиссии может решить проблему чрезмерного стейкинга, когда почти все ETH оказываются заблокированы.

Дополнительные риски и решения:

• Риск мультиблочного MEV: Возможны ситуации, когда победители аукционов по созданию блоков могут получить более высокую прибыль, захватывая несколько слотов подряд.
• MEV capture: Необходимо сделать прозрачным доход от MEV, который в настоящее время невидим для протокола.

Взаимодействие с другими элементами дорожной карты:

• Statelessness: Снизит затраты на запуск узлов, сделав соло-стейкинг более доступным.
• Solo staking: Необходимо обеспечить его жизнеспособность, сокращая затраты на запуск узлов и снижая вариативность дохода от стейкинга.

Стратегии на уровне приложений:

• Специализированные решения для стейкингового оборудования: Упрощение запуска узлов.
• Squad staking: Стейкинг в формате M-of-N.
• Airdrops: Предоставление бонусов соло-стейкерам.
• Децентрализованные рынки создания блоков: Создание децентрализованного строителя блоков, который обеспечивает конфиденциальность и устойчивость к цензуре.
• Снижение MEV на уровне приложений: Разработка приложений, которые генерируют меньше MEV.

В заключение, необходимо провести тщательную аналитику и найти компромисс между децентрализацией и централизацией, чтобы обеспечить устойчивое развитие Ethereum L1.

Четвертая часть называется "The Verge"

Статья посвящена концепции "Verge", которая представляет собой революционный подход к верификации цепочки Ethereum, направленный на повышение эффективности и доступности для пользователей.

Ключевые концепции:

• Верификация на основе текущего состояния: Верификация блоков без необходимости хранить весь стейт (состояние) Ethereum, что позволит значительно сократить ресурсоёмкость для пользователей.
• Verkle Trees: Предлагаемая структура данных, которая позволяет создавать компактные доказательства и, следовательно, уменьшить потребность в хранении данных для верификации.
• STARKs: Доказательства с нулевым разглашением, которые могут использоваться для верификации вычислений, включая выполнение EVM (виртуальной машины Ethereum).
• Доказательства корректности EVM (Validity Proofs): Доказательства с нулевым разглашением, которые могут быть использованы для верификации выполнения EVM, что открывает путь для полной верификации блоков Ethereum.
• Доказательства консенсуса: Доказательства, которые позволяют верифицировать консенсус, например, доказательство доли владения (PoS), что может быть использовано для повышения безопасности и эффективности сети.

Основные проблемы и решения:

• Хранение данных: В настоящее время клиенты Ethereum должны хранить сотни гигабайт данных, что делает верификацию доступной только для ограниченного круга пользователей. Решение: верификация на основе текущего состояния, Verkle Trees, STARKs.
• Сложность верификации блоков: Процесс верификации требует значительных вычислительных ресурсов и времени. Решение: оптимизация алгоритмов, STARKs, усовершенствования в архитектуре EVM.
• Верификация EVM: Нужно обеспечить быструю и безопасную верификацию EVM, чтобы пользователи могли верифицировать блоки без необходимости хранить весь стейт. Решение: доказательства корректности EVM.
• Верификация консенсуса: Необходимо обеспечить быструю и безопасную верификацию механизма консенсуса (PoS). Решение: доказательства консенсуса.

Преимущества Verдж:

• Повышенная доступность: Позволит любому пользователю, даже с ограниченными ресурсами, легко запускать узлы и участвовать в верификации сети.
• Улучшенная безопасность: Усилит устойчивость сети к атакам и манипуляциям.
• Повышенная масштабируемость: Позволит Ethereum обрабатывать больше транзакций в секунду.

Следующие шаги:

• Дальнейшая разработка и тестирование технологий, необходимых для Verge (Verkle Trees, STARKs, доказательства корректности EVM).
• Оптимизация алгоритмов и архитектуры Ethereum для повышения STARK-дружественности.
• Реализация "зайцев из шляпы", таких как многомерный газ и отсроченная вычислительная обработка корневого стейта, которые могут дополнительно оптимизировать систему.

Взаимодействие с другими элементами дорожной карты Ethereum:

• Verge будет способствовать развитию сольного стейкинга, поскольку пользователи смогут легко запускать узлы с минимальными ресурсами.
• Verge дополнит "Orbit" - концепцию оптимизации консенсуса PoS для более эффективного и быстрого обновления.
• Verge сыграет ключевую роль в переходе Ethereum к single-slot finality (единократная финализация блока), что приведет к более быстрому и надежному консенсусу.

Статья подчеркивает, что концепция Verge находится в активной разработке и представляет собой сложный технический вызов. Однако, в случае успеха, Verge может стать настоящим прорывом для Ethereum, повысив его безопасность, масштабируемость и доступность для всех пользователей.

Статья написана специально для сообщества Curve Finance.

Рекомендуется по теме: