Como o Ethereum PoS pode ser melhorado?

Ethereum já está a funcionar com um sistema de prova de participação há quase dois anos, apresentando uma estabilidade considerável. No entanto, ainda existem algumas áreas importantes que precisam de melhorias, incluindo características técnicas e mudanças económicas. Este artigo irá focar-se nos aspectos do design técnico da prova de participação que ainda podem ser melhorados.

Finalidade de Slot Único e Democratização do Staking

Atualmente, o Ethereum leva cerca de 15 minutos para completar um bloco e são necessários 32 ETH para se tornar um validador. Em um cenário ideal, esperamos:

• Completar a finalização do bloco em um intervalo de tempo de ( cerca de 12 segundos )
• Permitir o uso de 1 ETH para staking

Estes dois objetivos aumentarão os custos operacionais dos nós. Para resolver este problema, atualmente existem algumas soluções principais:

1. Ataque de força bruta: desenvolver um melhor protocolo de agregação de assinaturas, possivelmente usando ZK-SNARKs.

2. Comissão Orbit: seleção aleatória de uma comissão de tamanho médio para determinar a cadeia final.

3. Dupla aposta: Os apostadores são divididos em duas categorias, com altas e baixas exigências de depósito.

4. Manter o status quo

Cada solução tem suas vantagens e desvantagens, e precisa ser ponderada. Também é possível adotar uma estratégia híbrida, como adicionar Orbit, mas não executar a finalização de um único slot, entre outros.

Eleição de Líder Único Secreto

Atualmente, a proposta do próximo bloco pelos validadores é previsível, apresentando risco de ataque DoS. A eleição de um único líder secreto (SSLE), através de tecnologia de criptografia, cria um "ID cego" para cada validador e, em seguida, seleciona aleatoriamente um ID cego como proponente, resolvendo assim esse problema.

O principal desafio da implementação do SSLE é como realizá-lo sem aumentar muita complexidade. Pode ser necessário esperar até que o protocolo Ethereum introduza um mecanismo de prova de conhecimento zero genérico por outras razões, para que a complexidade adicional do SSLE seja reduzida a um nível aceitável.

Confirmação de transação mais rápida

Reduzir o tempo de confirmação das transações de 12 segundos para 4 segundos melhorará significativamente a experiência do usuário. Existem duas principais rotas tecnológicas:

1. Reduzir o tempo de intervalo para 8 segundos ou 4 segundos

2. Permitir que os proponentes publiquem pré-confirmações durante o processo de slot

Reduzir o tempo de slot pode trazer riscos de centralização dos validadores. O método de pré-confirmação pode melhorar a situação média, mas não pode melhorar o tempo de inclusão no pior cenário. Como incentivar a pré-confirmação também é uma questão a ser resolvida.

Outras Direções de Pesquisa

• Recuperação de ataque de 51%: reduzir a dependência da camada social, tornando o processo de recuperação o mais automatizado possível

• Aumentar o limiar de quórum: de 67% para 80%, aumentando a segurança

• Resistência quântica: desenvolver alternativas resistentes a quântica para a parte do protocolo baseada em curvas elípticas

De um modo geral, o PoS do Ethereum ainda tem bastante espaço para melhorias, necessitando de um equilíbrio entre segurança, descentralização e desempenho. O desenvolvimento futuro irá focar nestas áreas-chave, para aumentar ainda mais a escalabilidade e a estabilidade do Ethereum.