Beam Chain wprowadzi pięć głównych zmian do Ethereum?

Beam Chain nie jest nowym blockchainem w dosłownym znaczeniu tego słowa, lecz nową infrastrukturą zbudowaną wewnątrz głównej sieci Ethereum, która znacząco zwiększy prędkość transakcji, bezpieczeństwo i efektywność warstwy L1.

Autor: Ebunker

Jak powszechnie wiadomo, Ethereum powstało na bazie PoW (proof of work), a w 2021 roku z powodzeniem przeszło na PoS (proof of stake). W związku z tym, główny badacz z Ethereum Foundation, Justin Drake, uważa, że choć beacon chain był bardzo skuteczny tuż po wprowadzeniu PoS, to przez ostatnie pięć lat nagromadził pewien „dług technologiczny”, a jego projekt nie wykorzystuje najnowocześniejszych technologii zdecentralizowanych systemów (takich jak zero-knowledge proofs). Dlatego warstwa konsensusu Ethereum pilnie potrzebuje gruntownej aktualizacji.

Podczas niedawnego wystąpienia na Devcon w Bangkoku, badacz Ethereum Justin Drake ogłosił propozycję gruntownej reformy warstwy konsensusu Ethereum, nazwaną „Beam Chain”.

Jest to część długoterminowej mapy drogowej Ethereum, która pozwoli wykorzystać najnowsze osiągnięcia kryptografii ZK, mając na celu znaczące zwiększenie skalowalności i wydajności sieci bez konieczności uruchamiania nowej sieci. Bez wątpienia jest to jedna z najważniejszych aktualizacji dla Ethereum w ciągu najbliższych 3–5 lat.

Beam Chain nie jest nowym blockchainem w dosłownym znaczeniu tego słowa, lecz nową infrastrukturą zbudowaną wewnątrz głównej sieci Ethereum, która znacząco zwiększy prędkość transakcji, bezpieczeństwo i efektywność warstwy L1. Niektórzy interpretują Beam Chain jako Ethereum 3.0, co jest błędne, ponieważ Beam Chain rozwiązuje jedynie problemy warstwy konsensusu, nie zmieniając warstwy danych (np. blob channels) ani warstwy wykonawczej (np. Ethereum Virtual Machine – EVM).

Pięć kluczowych zmian w Beam Chain to:

1. Szybsze potwierdzanie bloków: wprowadzenie 4-sekundowych slotów i finalności w jednym slocie

2. Bez poświęcania decentralizacji: zachowanie lub poprawa obecnych gwarancji decentralizacji

3. Obniżenie progu stakingu: obniżenie wymaganego stakingu ETH z 32 ETH do 1 ETH

4. Ochrona zwykłych użytkowników: eliminacja MEV opartego na reorganizacji bloków

5. Przyszłościowe rozwiązania: zapewnienie odporności sieci Ethereum na komputery kwantowe

Założenia i zasady aktualizacji Beam Chain

1. Zwiększenie produkcji bloków

Wyższa przepustowość: Beam Chain zwiększy produkcję bloków do 3 razy obecnego poziomu, aby poprawić zdolność przetwarzania transakcji przez Ethereum.

Odporność na cenzurę: Wprowadzenie FOCIL (Fork Choice Enforced Inclusion List) wzmacnia odporność na cenzurę, zapewniając, że transakcje nie będą łatwo wykluczane przez złośliwych uczestników.

Aukcje wykonawcze i izolacja walidatorów: Walidatorzy będą korzystać z aukcji wykonawczych do izolacji, co zapewni większą wydajność i decentralizację, a także ochroni większą liczbę użytkowników przed MEV.

Szybsza finalność: Ethereum uzyska finalność w jednym slocie oraz 4-sekundowy czas bloku, co pozwoli szybciej potwierdzać transakcje i zwiększy efektywność sieci.

Co ciekawe, giełdy nie będą już musiały czekać na potwierdzenia bloków 1/32, 2/32, 3/32… ponieważ w przyszłości pojedynczy blok wystarczy do potwierdzenia.

2. Ulepszenie stakingu

Ulepszony model emisji: Zmiany w modelu emisji nagród dla walidatorów sprawią, że staking będzie bardziej opłacalny.

Obniżenie wymagań stakingowych: Niezależni walidatorzy będą musieli stakować tylko 1 ETH, znacznie mniej niż obecny próg 32 ETH, co uczyni niezależny staking prostszym i bardziej powszechnym.

Uważamy, że aby Ethereum mogło przyspieszyć i jednocześnie umożliwić większej liczbie węzłów udział w konsensusie bez znaczącej zmiany wymagań sprzętowych, przełamanie „trylematu stakingu” jest możliwe właśnie dzięki technologii ZK, co rzeczywiście stawia Ethereum na czele branży.

3. Wzmocnienie bezpieczeństwa

Kryptografia postkwantowa: Ethereum wdroży kryptografię odporną na komputery kwantowe, aby zabezpieczyć sieć przed zagrożeniami ze strony komputerów kwantowych, stawiając pierwszy krok w kierunku odporności na kwanty wśród głównych blockchainów.

Integracja zkSNARK i zkVM: Zero-knowledge proofs (ZKP) zostaną zintegrowane z Ethereum za pomocą zkSNARK i zkVM, co dodatkowo zwiększy prywatność, skalowalność i bezpieczeństwo.

SNARK-izacja blockchaina (SNARKification): Ethereum wykorzysta RISC-V do SNARK-izacji blockchaina, co poprawi efektywność i skalowalność generowania dowodów. SNARK to zwarta forma zero-knowledge proof, która pozwala jednej stronie udowodnić posiadanie informacji bez jej ujawniania lub konieczności interakcji między dowodzącym a weryfikującym.

Krótko mówiąc, można to podsumować jako: pełna ZK-izacja całego Ethereum.

Wzmocnienie losowości: Ethereum wprowadzi również silną losowość, aby zapewnić uczciwość w kluczowych procesach sieciowych, takich jak wybór walidatorów.

Zmniejszenie ryzyka MEV: Lepsza odporność na cenzurę pozwoli zminimalizować plagę botów, takich jak sandwich attack.

4. Zasada działania

Od czasu ustalenia projektu obecnej warstwy konsensusu Ethereum (beacon chain), kryptografowie poczynili znaczne postępy w dziedzinie SNARK. Dzięki SNARK-izacji funkcji transformacji stanu Ethereum (czyli wiadomości o zmianach stanu integrowanych przez walidatorów w celu utrzymania poprawnego obrazu blockchaina), można osiągnąć 4-sekundowe sloty i finalność w jednym slocie.

Z jednej strony skrócenie czasu produkcji bloków i finalności może zmniejszyć czas oczekiwania, co pozytywnie wpłynie na doświadczenie transakcyjne na Ethereum L1;

Z drugiej strony, może to również wyeliminować potencjalną wartość wydobywaną z transakcji poprzez strategię zdalnej reorganizacji bloków i zmniejszyć dług technologiczny warstwy konsensusu.

Dodatkowo, SNARK-izacja sprawi, że sieć Ethereum stanie się odporna na komputery kwantowe, co jest niezbędną funkcją dla przyszłych blockchainów.

Beam Chain poprowadzi aktualizację Ethereum w następujących aspektach:

Sharding dla przyspieszenia przetwarzania: Ethereum Beam Chain wykorzysta technologię sharding, dzieląc dane na mniejsze części (shardy), aby przetwarzać wiele transakcji jednocześnie. Zmniejszy to wąskie gardła i przyspieszy czas transakcji.

Bezpieczeństwo odporne na komputery kwantowe: Ethereum wykorzysta zaawansowane technologie kryptograficzne, aby zapewnić, że nawet przyszłe superkomputery kwantowe nie zagrożą bezpieczeństwu sieci.

Integracja z mapą drogową Ethereum: Beam Chain nie jest niezależną siecią, lecz etapem integracji w mapie drogowej Ethereum na najbliższe 5 lat, mającym na celu rozszerzenie i zwiększenie bezpieczeństwa.

5. Znaczenie

Dla zdolności Ethereum do obsługi rosnącej liczby zdecentralizowanych aplikacji, Beam Chain jest kluczowy — może zwiększyć skalowalność Ethereum, obniżyć koszty transakcji i poprawić ogólne bezpieczeństwo, umożliwiając sieci obsługę większej liczby użytkowników i bardziej złożonych aplikacji w miarę upływu czasu.

Kolejną wielką zaletą dowodów opartych na SNARK jest to, że umożliwiają one zwykłym stakerom korzystającym ze standardowego sprzętu osiągnięcie powyższych korzyści wydajnościowych. Gdy próg stakingu zostanie obniżony z 32 ETH do 1 ETH, wraz ze wzrostem wydajności sieci, decentralizacja grupy stakerów Ethereum również się poprawi.

Szczególnie obniżenie progu, jeśli zostanie połączone z odpowiednim sprzętem, takim jak eNode od Ebunker, pozwoli na wprowadzenie urządzeń walidujących na poziomie domowym do tysięcy gospodarstw domowych, czyniąc Ethereum nadal najbardziej zdecentralizowanym publicznym blockchainem z największą liczbą węzłów na świecie.

Chociaż wizja Beam Chain nie spowoduje natychmiastowych zmian w Ethereum ani nie zmieni wyraźnie jego długoterminowej mapy drogowej, jej wdrożenie zmieni priorytety rozwoju roadmapy, przyspieszając rozwój określonych komponentów (na przykład obecna mapa drogowa przewiduje niektóre ważne aktualizacje na 2029 rok, podczas gdy Beam Chain może przyspieszyć ich wdrożenie).

Jeśli Beam Chain uzyska wystarczające wsparcie społeczności, deweloperzy mogą rozpocząć opracowywanie specyfikacji już w przyszłym roku, następnie w 2026 roku zespoły klienckie napiszą produkcyjny kod, w 2027 roku przeprowadzone zostaną testy, a na końcu nastąpi bezpieczne wdrożenie na głównej sieci Ethereum. Chociaż wdrożenie Beam Chain wydaje się jeszcze odległe, dla zdecentralizowanego, otwartoźródłowego oprogramowania takie zabezpieczenia są niezwykle potrzebne.

Podsumowując, Beam Chain poprzez ZK-izację rozwiązuje wcześniejszy „dług technologiczny”, a te ulepszenia mają szansę znacząco poprawić funkcjonalność L1 Ethereum, zachowując jednocześnie jego „światowej klasy decentralizację”.

Jednocześnie, długoterminowe rozwiązania, takie jak odporność na komputery kwantowe, wprowadzone przez nowe podejście, umieszczają warstwę konsensusu Ethereum w „trybie utrzymania”, co zapewnia bezpieczeństwo, wydajność i elastyczność Ethereum na kolejne dekady, umożliwiając przyszłe innowacje bez konieczności rewolucyjnego przeprojektowania.

Ethereum nieustannie planuje długoterminowo, co jest ekscytującą wiadomością dla branży blockchain i całego sektora, a także daje nam solidne podstawy do optymizmu wobec Ethereum w obecnych, dynamicznych warunkach rynkowych.