Mejora del sistema de atestación de Ethereum

Ethereum ha estado funcionando de manera estable en un sistema de atestación durante los últimos dos años, mostrando un excelente rendimiento y descentralización. Sin embargo, todavía hay algunas áreas importantes que necesitan mejora, principalmente en los siguientes aspectos:

Finalidad de un solo slot y democratización del staking

Actualmente, Ethereum necesita alrededor de 15 minutos para completar la confirmación final de un bloque, y el umbral mínimo de participación es de 32 ETH. En un escenario ideal, esperamos:

• Completar la confirmación final del bloque en un intervalo de tiempo de (12 segundos o menos )
• Reducir el umbral mínimo de participación a 1 Ether

El principal desafío para lograr estos objetivos es cómo mantener bajos los costos operativos de los nodos con la participación de un gran número de validadores. Actualmente, hay varias soluciones posibles:

1. Manejar las firmas de millones de validadores en cada ranura a través de la mejora del protocolo de agregación de firmas

2. Mecanismo del Comité Orbit: se selecciona aleatoriamente un comité de tamaño mediano para la confirmación final de la cadena.

3. Mecanismo de dos niveles de staking: clasifica a los stakers en dos categorías: requisitos de depósito altos y requisitos de depósito bajos.

Estas soluciones tienen sus ventajas y desventajas, y es necesario sopesar entre la seguridad, la descentralización y la eficiencia.

Elección de un solo líder secreto

Actualmente, la información sobre el siguiente bloque propuesta por el validador es conocida de antemano, lo que representa un riesgo de seguridad. La solución es ocultar la información del generador del siguiente bloque antes de la generación del bloque.

La elección del líder secreto único (SSLE) del protocolo crea un "ID de validador ciego" para cada validador a través de la tecnología de encriptación, y luego selecciona aleatoriamente un ID ciego como proponente del bloque.

El principal desafío para implementar SSLE es encontrar una solución lo suficientemente simple sin aumentar la complejidad del protocolo.

Confirmación de transacciones más rápida

Reducir el tiempo de confirmación de transacciones de 12 segundos a aproximadamente 4 segundos mejorará significativamente la experiencia del usuario. Principalmente hay dos rutas tecnológicas:

• Reducir el tiempo de intervalo a 8 segundos o 4 segundos
• Permitir a los proponentes publicar preconfirmaciones durante el proceso de ranura.

Acortar el tiempo de las ranuras puede conllevar riesgos de centralización de los validadores. El método de preconfirmación puede mejorar el tiempo medio de confirmación, pero no puede mejorar el tiempo de confirmación en el peor de los casos.

Otras direcciones de investigación

• Recuperación de ataque del 51%: reducir la dependencia del nivel social, haciendo que el proceso de recuperación sea más automatizado

• Aumentar el umbral de quórum necesario para la confirmación final: del 67% al 80% aproximadamente, para mejorar la seguridad.

• Resistencia cuántica: desarrollar alternativas basadas en hash u otras resistencias cuánticas para la parte del protocolo que depende de curvas elípticas.

Ethereum necesita seguir mejorando en estas direcciones para aumentar la seguridad, el grado de descentralización y la experiencia del usuario.