Inovações na camada de consenso do Ethereum: As cinco grandes mudanças trazidas pelo Beam Chain

Ethereum tem passado por uma transformação desde o seu nascimento, de prova de trabalho ( PoW ) para prova de participação ( PoS ). No entanto, um pesquisador central apontou que, apesar de a cadeia de beacon ter se saído bem no início, acumulou algumas "dívidas técnicas" nos últimos cinco anos, e seu design não conseguiu aproveitar plenamente tecnologias de ponta como provas de conhecimento zero. Portanto, a camada de consenso do Ethereum precisa de uma atualização significativa.

Recentemente, numa conferência de desenvolvedores, o pesquisador apresentou uma proposta inovadora chamada "Beam Chain", que visa reformar completamente o nível de consenso do Ethereum. Esta é uma parte importante do plano de desenvolvimento a longo prazo do Ethereum, com o objetivo de melhorar significativamente a escalabilidade e o desempenho da rede sem a necessidade de iniciar uma nova rede. Sem dúvida, esta será uma das atualizações mais críticas do Ethereum nos próximos 3-5 anos.

É importante notar que o Beam Chain não é uma nova blockchain no sentido literal, mas sim uma nova infraestrutura construída dentro da rede principal do Ethereum. Isso aumentará significativamente a velocidade, segurança e eficiência das transações na rede principal L1. Há quem interprete o Beam Chain como Ethereum 3.0, o que, na verdade, é um mal-entendido. O Beam Chain se concentra apenas em questões da camada de consenso e não mudará a estrutura da camada de dados ou da camada de execução.

Beam Chain trará cinco grandes mudanças centrais para Ethereum:

1. Confirmação de bloco mais rápida: implementação de um tempo de slot de 4 segundos e finalização de slot único.
2. Manter a descentralização: preservar ou melhorar as garantias de descentralização existentes
3. Reduzir o limiar de staking: o requisito de staking de ETH foi reduzido de 32 ETH para 1 ETH
4. Proteger os usuários comuns: eliminar o MEV baseado na reestruturação de blocos
5. Orientação para o futuro: aumentar a capacidade de resistência a quântica da rede Ethereum

Ideia e Princípios da Atualização da Beam Chain

1. Aumentar a produção de blocos

• Aumentar a capacidade: Beam Chain triplica a produção de blocos para melhorar a capacidade de processamento de transações do Ethereum.
• Reforçar a capacidade de resistência à censura: introduzir o mecanismo FOCIL (Lista de Inclusão Forçada de Escolha de Fork) para garantir que as transações não sejam facilmente excluídas de forma maliciosa.
• Execução de leilões com isolamento de validadores: Através da execução de leilões, alcança-se o isolamento de validadores, melhorando o desempenho e o nível de descentralização, ao mesmo tempo que se reduz o risco de os usuários serem afetados pelo MEV.
• Acelerar a determinação final: alcançar a determinação final em um único slot de tempo e um tempo de bloco de 4 segundos, acelerando a confirmação de transações e melhorando a eficiência da rede.

Essas melhorias significam que a bolsa não precisa mais esperar por várias confirmações de blocos, no futuro uma única confirmação de bloco será suficiente.

2. Otimizar o mecanismo de staking

• Melhorar o modelo de recompensas: ajustar o modelo de emissão de recompensas dos validadores para aumentar o retorno do staking.
• Redução dos requisitos de staking: o limite de staking para validadores independentes foi reduzido de 32 ETH para 1 ETH, tornando o staking independente mais acessível.

É importante notar que o Ethereum, ao aumentar a velocidade, consegue acomodar mais nós a participar do consenso, sem aumentar significativamente os requisitos de hardware, o que se deve principalmente à aplicação da tecnologia de conhecimento zero, mostrando a posição de liderança do Ethereum em inovação tecnológica.

3. Aumentar a segurança

• Aplicação da criptografia pós-quântica: implementação de tecnologias de criptografia resistentes a quântica para proteger a rede contra ameaças futuras de computação quântica.
• Integração de zkSNARK e zkVM: melhorar a privacidade, escalabilidade e segurança através da tecnologia de provas de conhecimento zero.
• Avançar na SNARKização: utilizar a tecnologia RISC-V para implementar a SNARKização da blockchain, aumentando a eficiência na geração de provas.
• Aumentar a aleatoriedade: Introduzir um mecanismo de aleatoriedade robusto para garantir a equidade em processos críticos, como a seleção de validadores.
• Reduzir o risco de MEV: aumentar a resistência à censura e diminuir comportamentos de arbitragem automatizada, como ataques de sanduíche.

4. Princípio de funcionamento

A Beam Chain utiliza os mais recentes avanços da tecnologia SNARK para transformar a função de conversão de estado do Ethereum em SNARK, alcançando um tempo de slot de 4 segundos e finalização em um único slot. Isso não só melhora a experiência de transação L1, mas também reduz o MEV ao eliminar estratégias de reorganização de blocos remotos. Além disso, a SNARKização também conferirá ao rede Ethereum resistência quântica.

A implementação específica da Beam Chain inclui:

• Utilizar a tecnologia de sharding para acelerar a velocidade de processamento
• Aplicar tecnologia de criptografia avançada para resistir a ameaças de computação quântica
• Integração sem interrupções com o roteiro existente do Ethereum

5. Importante significado

A Beam Chain é crucial para melhorar a capacidade do Ethereum em lidar com aplicações descentralizadas cada vez mais complexas. Isso aumentará a escalabilidade, reduzirá os custos de transação e melhorará a segurança geral, permitindo que a rede suporte mais usuários e aplicações complexas.

O sistema de prova baseado em SNARK permite que os validadores com configurações de hardware comuns também obtenham as vantagens de desempenho mencionadas. Quando o limite de staking é reduzido a 1 ETH, a melhoria no desempenho da rede será acompanhada por um aumento no grau de descentralização do grupo de validadores.

Se o Beam Chain obtiver suporte suficiente da comunidade, a equipe de desenvolvimento pode começar a elaborar especificações concretas no próximo ano, escrever código de nível de produção em 2026, realizar testes em 2027 e, finalmente, implantar com segurança na rede principal do Ethereum. Embora o cronograma de implementação pareça distante, essas medidas de segurança são necessárias para software de código aberto em desenvolvimento descentralizado.

De um modo geral, a Beam Chain, através da rota da tecnologia ZK, resolve de forma eficaz o problema da "dívida técnica" que existia anteriormente. Estas melhorias, ao manter a alta descentralização do Ethereum, aumentam significativamente a sua funcionalidade L1. As soluções a longo prazo, como a resistência quântica introduzida pela nova abordagem, colocam a camada de consenso do Ethereum em "modo de manutenção", garantindo sua segurança, eficiência e adaptabilidade nas próximas décadas, estabelecendo uma base para inovações futuras, sem a necessidade de uma reconfiguração disruptiva.

Ethereum continua a fazer um planejamento de longo prazo de forma incansável, o que é um sinal positivo para toda a indústria de blockchain. Isso também nos fornece uma base sólida para manter uma atitude otimista em relação ao Ethereum no atual ambiente de mercado ativo.