Changements majeurs dans la couche de consensus d'Ethereum : les cinq mises à niveau clés de Beam Chain

Depuis sa création, Ethereum a connu une transition du PoW (preuve de travail) vers le PoS (preuve d'enjeu). Cependant, les chercheurs principaux de la fondation Ethereum estiment que, bien que le PoS ait bien performé au début, il a également accumulé certains problèmes techniques ces dernières années, et sa conception n'a pas su tirer pleinement parti des technologies de pointe comme les preuves à connaissance nulle. Par conséquent, la couche de consensus d'Ethereum a un besoin urgent d'une mise à jour majeure.

Lors de la récente conférence des développeurs, des chercheurs d'Ethereum ont proposé une réforme du niveau de consensus appelée "Beam Chain". Cela constitue une partie importante du plan de développement à long terme d'Ethereum, visant à tirer pleinement parti des avancées actuelles en cryptographie à connaissance nulle, tout en améliorant considérablement la scalabilité et les performances du réseau sans lancer de nouveau réseau. Il ne fait aucun doute que cela deviendra l'une des mises à niveau les plus cruciales d'Ethereum au cours des prochaines années.

Beam Chain n'est pas une nouvelle blockchain indépendante, mais une nouvelle infrastructure construite à l'intérieur du réseau principal Ethereum. Elle va considérablement améliorer la vitesse des transactions, la sécurité et l'efficacité du réseau principal. Il convient de noter que Beam Chain se concentre sur la résolution des problèmes de la couche de consensus et ne modifiera pas la structure de la couche de données ou de la couche d'exécution.

Les cinq grandes réformes fondamentales de Beam Chain comprennent :

1. Confirmation de bloc plus rapide : réalisation d'un temps de créneau de 4 secondes et d'une finalité de créneau unique.
2. Maintenir la décentralisation : maintenir ou améliorer le niveau actuel de décentralisation
3. Réduire le seuil de mise : abaisser l'exigence de mise d'Ethereum de 32 ETH à 1 ETH
4. Protéger les utilisateurs ordinaires : éliminer le MEV basé sur la réorganisation de la chaîne de blocs
5. Orienté vers l'avenir : fournir une capacité anti-quantique au réseau Ethereum

La pensée et le principe de la mise à niveau de Beam Chain

1. Augmenter la production de blocs

Beam Chain augmentera la production de blocs jusqu'à trois fois celle actuelle, afin d'améliorer la capacité de traitement des transactions d'Ethereum. Parallèlement, l'introduction de FOCIL (Liste de contraintes d'inclusion de choix de fork) renforcera la résistance à la censure, garantissant que les transactions ne peuvent pas être facilement exclues de manière malveillante. Les validateurs seront isolés par le biais d'enchères pour garantir de meilleures performances et une plus grande décentralisation, tout en réduisant l'impact de MEV sur les utilisateurs.

De plus, Ethereum mettra en œuvre une finalité déterministe à un seul créneau horaire et un temps de bloc de 4 secondes, accélérant la vitesse de confirmation des transactions et améliorant l'efficacité du réseau. Cela signifie que les échanges n'auront plus besoin d'attendre plusieurs confirmations de blocs, une seule confirmation de bloc suffira.

2. Améliorer le mécanisme de staking

Beam Chain ajustera le modèle d'émission des récompenses des validateurs pour augmenter le retour sur investissement en staking. Le changement le plus significatif est la réduction des exigences de staking pour les validateurs indépendants à 1 ETH, bien en dessous du seuil actuel de 32 ETH, rendant ainsi le staking indépendant plus accessible.

Cette avancée révolutionnaire est due à l'application de la technologie des connaissances nulles, permettant à Ethereum d'augmenter sa vitesse tout en accueillant davantage de nœuds participant au consensus, sans augmenter considérablement les exigences matérielles, ce qui permet de briser efficacement le "triangle impossible" du staking.

3. Améliorer la sécurité

Beam Chain mettra en œuvre la cryptographie post-quantique pour garantir que le réseau puisse résister aux menaces potentielles des futurs ordinateurs quantiques. En même temps, l'intégration de technologies de preuve à divulgation nulle de connaissance telles que zkSNARK et zkVM améliorera encore la protection de la vie privée, l'évolutivité et la sécurité.

Ethereum tirera également parti de l'architecture RISC-V pour réaliser la SNARKisation de la blockchain, améliorant ainsi l'efficacité et l'évolutivité de la génération de preuves. En résumé, ce processus peut être compris comme un traitement ZK de l'ensemble du réseau Ethereum.

De plus, Beam Chain introduira un mécanisme de randomité plus puissant pour garantir l'équité des processus clés du réseau, tels que la sélection des validateurs, et minimiser les risques MEV, tels que les attaques sandwich, grâce à une résistance à la censure améliorée.

4. Principe de fonctionnement

Beam Chain tire parti des avancées majeures réalisées par les cryptographes dans le domaine des SNARK ces dernières années. En SNARKisant la fonction de transition d'état d'Ethereum, il réalise un temps de créneau de 4 secondes et une finalité en un seul créneau. Cela améliore non seulement de manière significative l'expérience des transactions L1, mais réduit également le risque de MEV en éliminant la stratégie de réorganisation des blocs à distance.

La SNARKisation donnera également au réseau Ethereum des caractéristiques anti-quantique, posant ainsi les bases du développement futur de la blockchain. Beam Chain avancera la mise à jour d'Ethereum de la manière suivante :

• Utiliser la technologie de sharding pour augmenter la vitesse de traitement
• Mettre en œuvre des mesures de sécurité contre l'informatique quantique
• Intégration approfondie avec la feuille de route à long terme d'Ethereum

5. Importance significative

Beam Chain est essentiel pour améliorer la capacité d'Ethereum à traiter des applications décentralisées. Il renforcera l'évolutivité du réseau, réduira les coûts de transaction et augmentera la sécurité globale, permettant à Ethereum de supporter davantage d'utilisateurs et d'applications complexes.

Les systèmes de preuve basés sur SNARK permettent aux stakers ordinaires d'atteindre les avantages de performance susmentionnés en utilisant du matériel standard. Avec la baisse du seuil de mise et l'amélioration des performances du réseau, le degré de décentralisation de la communauté des stakers d'Ethereum sera également amélioré.

Bien que la mise en œuvre de Beam Chain prenne du temps, elle modifiera les priorités de la feuille de route d'Ethereum et accélérera le développement de certains composants clés. Si elle reçoit un soutien communautaire suffisant, les développeurs pourraient commencer à rédiger des spécifications dès l'année prochaine, écrire du code de production en 2026, effectuer des tests en 2027, et finalement déployer en toute sécurité sur le réseau principal d'Ethereum.

Dans l'ensemble, Beam Chain a résolu les problèmes techniques passés d'Ethereum grâce à une approche ZK, tout en maintenant un haut degré de décentralisation et en améliorant considérablement les fonctionnalités L1. Les solutions à long terme telles que la résistance quantique introduite garantiront qu'Ethereum reste sûr, efficace et adaptable au cours des prochaines décennies, établissant ainsi une base pour l'innovation future.

Cette mise à jour majeure est significative non seulement pour Ethereum, mais aussi pour l'ensemble de l'industrie de la blockchain, fournissant une base solide pour maintenir une attitude optimiste envers Ethereum dans l'environnement de marché actuel.