Innovaciones en la capa de consenso de Ethereum: Las cinco transformaciones traídas por Beam Chain

Ethereum ha experimentado una transformación desde la prueba de trabajo (PoW) hasta la prueba de participación (PoS) desde su creación. Sin embargo, un investigador principal señaló que, a pesar de que la cadena de balizas tuvo un buen desempeño en sus inicios, en los últimos cinco años se ha acumulado una "deuda técnica", ya que su diseño no ha logrado aprovechar adecuadamente tecnologías de vanguardia como las pruebas de cero conocimiento. Por lo tanto, la capa de consenso de Ethereum necesita una actualización significativa.

En una reciente conferencia de desarrolladores, el investigador presentó una propuesta innovadora llamada "Beam Chain", que tiene como objetivo reformar por completo la capa de consenso de Ethereum. Esta es una parte importante del plan de desarrollo a largo plazo de Ethereum, con el objetivo de mejorar significativamente la escalabilidad y el rendimiento de la red sin iniciar una nueva red. Sin duda, será una de las actualizaciones más críticas de Ethereum en los próximos 3 a 5 años.

Es importante tener en cuenta que Beam Chain no es una nueva cadena de bloques en el sentido literal, sino una nueva infraestructura construida dentro de la red principal de Ethereum. Aumentará significativamente la velocidad, seguridad y eficiencia de las transacciones en la red principal de L1. Hay opiniones que interpretan Beam Chain como Ethereum 3.0, lo cual es en realidad un malentendido. Beam Chain se centra únicamente en los problemas de la capa de consenso y no cambiará la estructura de la capa de datos o de la capa de ejecución.

Beam Chain traerá cinco transformaciones clave a Ethereum:

1. Confirmación de bloque más rápida: lograr un tiempo de ranura de 4 segundos y la finalización de una sola ranura.
2. Mantener la descentralización: conservar o mejorar las garantías de descentralización existentes.
3. Reducir el umbral de participación: los requisitos de participación de ETH se reducen de 32 ETH a 1 ETH
4. Proteger a los usuarios comunes: eliminar el MEV basado en la reorganización de bloques
5. Enfoque futuro: aumentar la capacidad cuántica en la red Ethereum

La idea y el principio de la actualización de Beam Chain

1. Aumentar la producción de bloques

• Aumentar el rendimiento: Beam Chain incrementará la producción de bloques a 3 veces el nivel actual para mejorar la capacidad de procesamiento de transacciones de Ethereum.
• Fortalecer la capacidad de resistencia a la censura: introducir el mecanismo FOCIL (Lista de inclusión forzada por elección de bifurcación) para asegurar que las transacciones no sean fácilmente excluidas de forma maliciosa.
• Ejecución de subastas y aislamiento de validadores: lograr el aislamiento de validadores a través de la ejecución de subastas, mejorando el rendimiento y el grado de descentralización, al mismo tiempo que se reduce el riesgo de que los usuarios sean afectados por MEV.
• Acelerar la finalización definitiva: lograr la finalización definitiva en un solo intervalo de tiempo y un tiempo de bloque de 4 segundos, acelerar la confirmación de transacciones y mejorar la eficiencia de la red.

Estas mejoras significan que el intercambio ya no necesita esperar múltiples confirmaciones de bloques, en el futuro una sola confirmación de bloque podrá ser suficiente.

2. Optimización del mecanismo de staking

• Mejorar el modelo de recompensas: ajustar el modelo de emisión de recompensas para los validadores y aumentar el retorno de la participación.
• Reducir los requisitos de staking: el umbral de staking para los validadores independientes se ha reducido de 32 ETH a 1 ETH, lo que hace que el staking independiente sea más accesible.

Es importante señalar que Ethereum, al aumentar la velocidad, puede acomodar más nodos para participar en el consenso y no eleva significativamente los requisitos de hardware, lo que se debe principalmente a la aplicación de la tecnología de conocimiento cero, lo que demuestra la posición de liderazgo de Ethereum en innovación tecnológica.

3. Mejora de la seguridad

• Aplicación de la criptografía post-cuántica: implementación de tecnologías de criptografía resistentes a la computación cuántica para proteger la red de futuras amenazas cuánticas.
• Integración de zkSNARK y zkVM: Mejora de la privacidad, escalabilidad y seguridad a través de la tecnología de pruebas de conocimiento cero.
• Avanzar en la SNARKización: Utilizar la tecnología RISC-V para lograr la SNARKización de blockchain, mejorando la eficiencia en la generación de pruebas.
• Mejora de la aleatoriedad: Introducir un potente mecanismo de aleatoriedad para garantizar la equidad en la selección de validadores y otros procesos clave.
• Reducir el riesgo de MEV: mejorar la resistencia a la revisión y disminuir ataques de sándwich y otras conductas de arbitraje automatizado.

4. Principio de funcionamiento

Beam Chain utiliza los últimos avances en tecnología SNARK para convertir la función de estado de Ethereum en SNARK, logrando un tiempo de ranura de 4 segundos y finalización de ranura única. Esto no solo mejora la experiencia de las transacciones de L1, sino que también reduce el MEV al eliminar las estrategias de reorganización de bloques remotos. Además, la SNARKización también otorgará a la red Ethereum capacidad de resistencia cuántica.

La implementación específica de Beam Chain incluye:

• Utilizar tecnología de fragmentación para acelerar la velocidad de procesamiento
• Aplicar tecnologías de cifrado avanzadas para resistir las amenazas de la computación cuántica
• Integración sin problemas con la hoja de ruta existente de Ethereum

5. Importancia significativa

Beam Chain es crucial para mejorar la capacidad de Ethereum para manejar aplicaciones descentralizadas cada vez más complejas. Aumentará la escalabilidad, reducirá los costos de transacción y mejorará la seguridad general, permitiendo que la red soporte más usuarios y aplicaciones complejas.

El sistema de pruebas basado en SNARK permite que los validadores con configuraciones de hardware comunes también puedan lograr las ventajas de rendimiento mencionadas. Cuando el umbral de participación se reduce a 1 ETH, la mejora del rendimiento de la red irá acompañada de un aumento en el grado de descentralización de la comunidad de validadores.

Si Beam Chain recibe el apoyo suficiente de la comunidad, el equipo de desarrollo podría comenzar a elaborar especificaciones concretas el próximo año, escribir código de nivel de producción en 2026, realizar pruebas en 2027 y finalmente implementar de manera segura en la red principal de Ethereum. Aunque el tiempo de implementación parece lejano, estas medidas de seguridad son necesarias para el software de código abierto de desarrollo descentralizado.

En general, Beam Chain, a través de la ruta tecnológica ZK, ha resuelto de manera efectiva el problema de "deuda técnica" que existía anteriormente. Estas mejoras han aumentado significativamente las funciones de L1 al mismo tiempo que mantienen la alta descentralización de Ethereum. Las soluciones a largo plazo como la resistencia cuántica, introducidas por nuevas ideas, colocan la capa de consenso de Ethereum en "modo de mantenimiento", asegurando que se mantenga segura, eficiente y adaptable durante las próximas décadas, sentando las bases para la innovación futura sin necesidad de una re-diseño disruptivo.

Ethereum continúa realizando una planificación a largo plazo de manera constante, lo que es una señal positiva para toda la industria blockchain. Esto también proporciona una base sólida para mantener una actitud optimista hacia Ethereum en el actual entorno de mercado activo.