Comment le PoS d'Ethereum peut-il encore être amélioré ?

Ethereum a réussi à faire fonctionner un système de preuve d'enjeu pendant près de deux ans, avec une performance assez stable. Cependant, il y a encore certains domaines importants à améliorer, notamment les caractéristiques techniques et les changements économiques. Cet article mettra l'accent sur les aspects du design technique de la preuve d'enjeu qui peuvent encore être améliorés.

Finalité en un seul slot et démocratisation du staking

Actuellement, Ethereum nécessite environ 15 minutes pour compléter un bloc et nécessite 32 ETH pour devenir un validateurs. Idéalement, nous espérons :

• Compléter la finalité du bloc dans un créneau de temps de ( environ 12 secondes )
• Autoriser l'utilisation de 1 Éther pour le staking

Ces deux objectifs augmenteront les coûts d'exploitation des nœuds. Pour résoudre ce problème, il existe actuellement plusieurs solutions principales :

1. Attaque par force brute : développer de meilleurs protocoles d'agrégation de signatures, pouvant utiliser des ZK-SNARKs.

2. Comité Orbit : sélection aléatoire d'un comité de taille moyenne chargé de finaliser la chaîne.

3. Deux niveaux de staking : diviser les stakers en deux catégories, celles avec des exigences de dépôt élevées et celles avec des exigences de dépôt faibles.

4. Maintenir le statu quo

Chaque solution a ses avantages et ses inconvénients, nécessitant un compromis. Une stratégie mixte peut également être adoptée, comme ajouter Orbit mais ne pas exécuter la finalité à un seul emplacement, etc.

Élection du Leader Secret Unique

Actuellement, il est prévisible que le validateur propose le prochain bloc, ce qui présente un risque d'attaque DoS. Le protocole d'élection d'un Leader secret unique (SSLE) crée un "ID" aveugle pour chaque validateur grâce à des technologies de cryptographie, puis choisit aléatoirement un ID aveugle comme proposeur pour résoudre ce problème.

Le principal défi de la mise en œuvre de SSLE est de savoir comment l'implémenter sans trop augmenter la complexité. Il se peut qu'il faille attendre que le protocole Ethereum introduise un mécanisme de preuve à divulgation nulle de connaissance pour d'autres raisons avant que la complexité supplémentaire de SSLE ne soit réduite à un niveau acceptable.

Confirmation de transaction plus rapide

Réduire le temps de confirmation des transactions de 12 secondes à 4 secondes améliorera considérablement l'expérience utilisateur. Il existe principalement deux voies techniques :

1. Réduire le temps de créneau à 8 secondes ou 4 secondes

2. Permettre aux proposeurs de publier des pré-confirmations pendant le processus de créneaux.

Réduire le temps de créneau peut entraîner un risque de centralisation des validateurs. La méthode de pré-confirmation peut améliorer le cas moyen, mais ne peut pas améliorer le temps d'inclusion dans le pire des cas. Comment inciter à la pré-confirmation est également un problème à résoudre.

Autres directions de recherche

• Récupération d'attaque à 51% : réduire la dépendance à la couche sociale, rendre le processus de récupération aussi automatisé que possible

• Augmenter le seuil de quorum: de 67% à 80%, renforcer la sécurité

• Résistance quantique : développer des alternatives résistantes aux quantiques pour la partie protocolaire basée sur les courbes elliptiques.

Dans l'ensemble, le PoS d'Ethereum a encore beaucoup de marge d'amélioration, et il est nécessaire de trouver un équilibre entre la sécurité, la décentralisation et la performance. Le développement futur se concentrera sur ces domaines clés pour renforcer davantage l'évolutivité et la stabilité d'Ethereum.