Innovation de la couche de consensus d'Ethereum : les cinq révolutions apportées par Beam Chain

Depuis sa création, Ethereum a connu une transition du Proof of Work(PoW) au Proof of Stake(PoS). Cependant, un chercheur principal a souligné que, bien que la chaîne de balises ait bien performé à ses débuts, elle a accumulé au cours des cinq dernières années une certaine "dette technique", son design n'ayant pas réussi à tirer pleinement parti des technologies de pointe telles que les preuves à divulgation nulle de connaissance. Par conséquent, la couche de consensus d'Ethereum nécessite une mise à jour majeure.

Lors d'une récente conférence pour développeurs, le chercheur a proposé une initiative innovante appelée "Beam Chain", visant à réformer en profondeur la couche de consensus d'Ethereum. Cela fait partie intégrante du plan de développement à long terme d'Ethereum, avec pour objectif d'améliorer de manière significative la scalabilité et les performances du réseau sans lancer de nouveau réseau. Il ne fait aucun doute que cela sera l'une des mises à niveau les plus cruciales d'Ethereum au cours des 3 à 5 prochaines années.

Il est important de noter que Beam Chain n'est pas une nouvelle blockchain au sens littéral, mais une nouvelle infrastructure construite à l'intérieur du réseau principal Ethereum. Cela améliorera considérablement la vitesse des transactions, la sécurité et l'efficacité du réseau principal L1. Certains points de vue interprètent Beam Chain comme Ethereum 3.0, ce qui est en réalité un malentendu. Beam Chain ne traite que des problèmes de couche de consensus et ne modifiera pas la structure de la couche de données ou de la couche d'exécution.

Beam Chain apportera cinq transformations essentielles à Ethereum :

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 : conserver ou améliorer les garanties de décentralisation existantes
3. Abaisser le seuil de mise : les exigences de mise pour l'ETH passent de 32 ETH à 1 ETH
4. Protéger les utilisateurs ordinaires : éliminer le MEV basé sur la réorganisation de la blockchain
5. Orientation vers l'avenir : ajouter des capacités anti-quantique au réseau Ethereum

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

1. Augmenter le volume de blocs

• Augmenter le débit : Beam Chain augmente la production de blocs à trois fois le niveau actuel pour améliorer la capacité de traitement des transactions d'Ethereum.
• Renforcer la capacité de résistance à la censure : introduction du mécanisme FOCIL (Liste de contrainte d'inclusion de sélection de fork) pour garantir que les transactions ne soient pas facilement exclues de manière malveillante.
• Exécution des enchères et isolation des validateurs : en réalisant des enchères, on isole les validateurs, ce qui améliore les performances et le degré de décentralisation, tout en réduisant le risque pour les utilisateurs d'être affectés par le MEV.
• Accélérer la finalité ultime : atteindre la finalité ultime en un seul intervalle et un temps de bloc de 4 secondes, accélérer la confirmation des transactions et améliorer l'efficacité du réseau.

Ces améliorations signifient que l'échange n'a plus besoin d'attendre plusieurs confirmations de blocs, à l'avenir une seule confirmation de bloc pourra suffire.

2. Optimiser le mécanisme de staking

• Amélioration du modèle de récompense : ajuster le modèle d'émission des récompenses des validateurs pour augmenter le rendement des mises.
• Réduction des exigences de mise en jeu : le seuil de mise en jeu pour les validateurs indépendants est passé de 32 Éther à 1 Éther, rendant la mise en jeu indépendante plus accessible.

Il est important de noter qu'Ethereum, tout en augmentant sa vitesse, peut accueillir davantage de nœuds pour participer au consensus, sans augmenter considérablement les exigences matérielles. Cela est principalement dû à l'application de la technologie des preuves à divulgation nulle de connaissance, ce qui montre le positionnement de leader d'Ethereum en matière d'innovation technologique.

3. Renforcer la sécurité

• Cryptographie post-quantique : mise en œuvre de technologies de cryptographie résistantes aux quantiques pour protéger le réseau contre les menaces futures des ordinateurs quantiques.
• Intégration de zkSNARK et zkVM : Améliorer la confidentialité, l'évolutivité et la sécurité grâce à la technologie des preuves à divulgation nulle de connaissance.
• Avancement de la SNARKification : utiliser la technologie RISC-V pour réaliser la SNARKification de la blockchain, améliorant ainsi l'efficacité de la génération de preuves.
• Renforcement de la randomité : Introduction d'un puissant mécanisme de randomité pour garantir l'équité dans des processus clés tels que la sélection des validateurs.
• Réduire les risques de MEV : améliorer la résistance à l'examen, réduire les comportements d'arbitrage automatisés tels que les attaques de sandwich.

4. Fonctionnement

Beam Chain utilise les dernières avancées en matière de technologie SNARK pour SNARKiser la fonction de transition d'état d'Ethereum, réalisant un temps de créneau de 4 secondes et une finalité par créneau. Cela améliore non seulement l'expérience de transaction L1, mais réduit également le MEV en éliminant la stratégie de réorganisation des blocs distants. De plus, la SNARKisation conférera au réseau Ethereum une résistance quantique.

La mise en œuvre spécifique de Beam Chain comprend :

• Utiliser la technologie de sharding pour accélérer la vitesse de traitement
• Appliquer des techniques de cryptographie avancées pour contrer les menaces des ordinateurs quantiques
• Intégration transparente avec la feuille de route actuelle d'Ethereum

5. Importance significative

Beam Chain est essentiel pour renforcer la capacité d'Ethereum à traiter des applications décentralisées de plus en plus complexes. Il augmentera la scalabilité, réduira les coûts de transaction et améliorera la sécurité globale, permettant au réseau de prendre en charge davantage d'utilisateurs et d'applications complexes.

Le système de preuve basé sur SNARK permet aux stakers avec une configuration matérielle ordinaire d'atteindre les avantages de performance mentionnés ci-dessus. Lorsque le seuil de staking est réduit à 1 Éther, l'amélioration des performances du réseau sera accompagnée d'une augmentation du degré de décentralisation de la communauté des stakers.

Si Beam Chain obtient un soutien communautaire suffisant, l'équipe de développement pourrait commencer à élaborer des spécifications concrètes l'année prochaine, rédiger du code de production en 2026, procéder à des tests en 2027, et enfin déployer en toute sécurité sur la blockchain principale d'Ethereum. Bien que le calendrier d'implémentation semble lointain, ces mesures de sécurité sont nécessaires pour un logiciel open source de développement décentralisé.

Dans l'ensemble, Beam Chain résout efficacement le problème de la "dette technique" d'autrefois grâce à une approche technologique ZK. Ces améliorations augmentent considérablement les fonctionnalités L1 tout en maintenant une haute décentralisation d'Ethereum. Les solutions à long terme, telles que la résistance quantique, introduites par cette nouvelle approche, placent la couche de consensus d'Ethereum en "mode de maintenance", garantissant sa sécurité, son efficacité et son adaptabilité dans les décennies à venir, posant les bases de futures innovations sans nécessiter de redesign disruptif.

Ethereum continue à se positionner de manière durable, ce qui est un signal positif pour l'ensemble de l'industrie blockchain. Cela nous fournit également une base solide pour maintenir notre optimisme envers Ethereum dans l'environnement de marché actuel.