Ethereum PoS còn có thể cải tiến như thế nào?

Ethereum đã trở thành một hệ thống chứng minh cổ phần hoạt động ổn định trong gần hai năm qua, thể hiện rất xuất sắc về tính ổn định, hiệu suất và tránh rủi ro tập trung. Tuy nhiên, chứng minh cổ phần vẫn còn một số lĩnh vực quan trọng cần cải thiện. Bài viết này sẽ tập trung thảo luận về những gì có thể cải thiện trong thiết kế kỹ thuật của chứng minh cổ phần và những cách nào có thể đạt được những cải tiến này.

Tính cuối cùng của một khe đơn và dân chủ hóa staking

Hiện tại, Ethereum cần 2-3 epoch ( khoảng 15 phút ) để hoàn thành việc xác nhận cuối cùng của một khối, và cần 32 ETH để trở thành người đặt cược. Đây là sự thỏa hiệp để đạt được sự cân bằng giữa ba mục tiêu: tối đa hóa số lượng các xác thực viên có thể tham gia đặt cược, tối thiểu hóa thời gian hoàn thành, và tối thiểu hóa chi phí vận hành nút.

Trong trường hợp lý tưởng, chúng tôi hy vọng:

• Hoàn thành việc xác định khối trong một khoảng thời gian lý tưởng là 12 giây hoặc ngắn hơn (
• Cho phép người xác thực staking với 1 Ether giảm từ 32 Ether xuống 1 Ether )

Hai mục tiêu này đều mâu thuẫn với mục tiêu tối thiểu hóa chi phí. Để giải quyết điều này, có một số giải pháp hàng đầu:

1. Tấn công brute force: Nỗ lực đạt được giao thức tổng hợp chữ ký tốt hơn, có thể sử dụng ZK-SNARKs, cho phép xử lý số lượng lớn chữ ký của các xác thực viên trong thời gian ngắn.

2. Ủy ban Orbit: Cho phép một ủy ban trung bình được chọn ngẫu nhiên chịu trách nhiệm xác nhận cuối cùng chuỗi, nhưng theo cách giữ lại thuộc tính chi phí tấn công.

3. Cấp độ staking hai lớp: Chia người staking thành hai loại, một loại yêu cầu gửi tiền cao, một loại yêu cầu thấp hơn. Chỉ có cấp độ yêu cầu gửi tiền cao mới tham gia trực tiếp vào việc cung cấp tính cuối cùng về kinh tế.

4. Giải pháp hỗn hợp: có thể kết hợp nhiều chiến lược.

Bầu cử Lãnh đạo Bí mật Đơn nhất

Hiện tại, người xác thực nào sẽ đề xuất khối tiếp theo là được biết trước, điều này tạo ra lỗ hổng bảo mật. Giải pháp là ẩn thông tin về người xác thực nào sẽ tạo ra khối tiếp theo, ít nhất là trước khi khối thực sự được tạo ra.

Giao thức bầu cử Leader bí mật đơn lẻ giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng công nghệ mã hóa để tạo ra một "ID xác thực mù" cho mỗi xác thực viên, sau đó cho phép nhiều người đề xuất có cơ hội tổ chức lại và làm mù lại hồ bơi ID mù. Trong mỗi khoảng thời gian, một ID mù ngẫu nhiên được chọn, chỉ có chủ sở hữu của ID mù đó mới có thể tạo ra chứng minh hợp lệ để đề xuất khối.

Thách thức chính để đạt được mục tiêu này là tìm và thực hiện một giao thức đủ đơn giản để dễ dàng triển khai trên mạng chính, trong khi không làm tăng quá mức độ phức tạp của giao thức Ethereum.

Xác nhận giao dịch nhanh hơn

Việc giảm thời gian xác nhận giao dịch của Ethereum từ 12 giây xuống 4 giây sẽ cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng trên L1 và dựa trên tổng hợp, làm cho các giao thức defi hiệu quả hơn và giúp L2 dễ dàng phi tập trung hơn.

Chủ yếu có hai loại hướng kỹ thuật:

1. Giảm thời gian khoảng trống, ví dụ giảm xuống 8 giây hoặc 4 giây.
2. Cho phép người đề xuất công bố xác nhận trước trong quá trình khe thời gian.

Thách thức chính trong việc giảm thời gian slot là có thể dẫn đến sự tập trung hóa của các trình xác thực. Phương pháp xác nhận trước có thể cải thiện thời gian bao gồm trung bình, nhưng không thể cải thiện thời gian bao gồm trong trường hợp tệ nhất. Hơn nữa, cách khuyến khích xác nhận trước cũng là một vấn đề cần được giải quyết.

Các lĩnh vực nghiên cứu khác

1. Khôi phục tấn công 51%: Giảm sự phụ thuộc vào lớp xã hội, làm cho quá trình khôi phục trở nên tự động hóa càng nhiều càng tốt.

2. Tăng ngưỡng số người hợp pháp: xem xét tăng tỷ lệ hỗ trợ cần thiết để xác định cuối cùng từ 67% lên 80% nhằm tăng cường tính an toàn.

3. Kháng lượng tử: Phát triển các giải pháp thay thế kháng lượng tử, chuẩn bị cho các mối đe dọa từ tính toán lượng tử có thể xuất hiện trong tương lai.

Những cải tiến này sẽ进一步增强安全性, hiệu quả và mức độ phi tập trung của Ethereum PoS, tạo nền tảng vững chắc hơn cho sự phát triển lâu dài của Ethereum.