Triển vọng nâng cấp hệ thống PoS Ethereum: Cân bằng giữa an ninh và Phi tập trung

Các đồng sáng lập Ethereum gần đây đã phát hành một loạt bài viết về sự phát triển trong tương lai của giao thức Ethereum, bao gồm sáu giai đoạn chính, trong đó có "Hợp nhất". Bài viết này sẽ tập trung phân tích giai đoạn "Hợp nhất", khám phá các hướng cải tiến tiềm năng của cơ chế Proof of Stake (PoS) và các phương pháp thực hiện của nó.

"Hợp nhất" đánh dấu sự chuyển biến lớn của Ethereum từ chứng minh công việc (PoW) sang chứng minh cổ phần (PoS). Mặc dù hệ thống PoS đã hoạt động ổn định gần hai năm và thể hiện xuất sắc, nhưng vẫn còn không gian để cải tiến. Lộ trình năm 2023 tập trung vào việc nâng cao các đặc tính kỹ thuật và đối phó với rủi ro tập trung.

Mục tiêu cốt lõi của giai đoạn hợp nhất

1. Thực hiện tính xác định trong một khoảng thời gian (SSF), rút ngắn đáng kể thời gian xác nhận khối.
2. Trong khi duy trì Phi tập trung, tăng tốc độ xác nhận và hoàn thành giao dịch.
3. Giảm ngưỡng ký quỹ đơn lẻ, nâng cao khả năng tham gia
4. Tăng cường tính ổn định của hệ thống
5. Tăng cường khả năng chống lại và phục hồi sau các cuộc tấn công 51%

Định hình thời gian đơn lẻ và dân chủ hóa việc đặt cược

Hiện tại, việc xác định khối mất khoảng 15 phút, yêu cầu đặt cọc tối thiểu là 32 Ether. Đây là kết quả của việc cân nhắc giữa nhiều mục tiêu. Trong lý tưởng, Ethereum mong muốn:

1. Rút ngắn thời gian xác định khối xuống dưới 12 giây
2. Giảm ngưỡng đặt cọc tối thiểu xuống còn 1 Ether

Những cải tiến này sẽ nâng cao trải nghiệm và sự tham gia của người dùng, nhưng đồng thời cũng mang lại những thách thức về công nghệ. Hiện tại có một số giải pháp tiềm năng:

1. Cải tiến giao thức tổng hợp chữ ký, chẳng hạn như đề xuất Horn
2. Cơ chế Ủy ban Orbit, trong khi giữ chi phí tấn công cao, giảm bớt gánh nặng cho các nút.
3. Cơ chế staking hai lớp, thiết lập các loại người staking với yêu cầu gửi tiền khác nhau

Mỗi phương án đều có ưu nhược điểm của nó, cần phải cân nhắc giữa tính bảo mật và Phi tập trung.

Bầu cử lãnh đạo bí mật đơn nhất

Hiện tại trong hệ thống, người đề xuất khối tiếp theo là có thể dự đoán, gây ra mối nguy hiểm về an ninh. Bầu cử lãnh đạo bí mật đơn lẻ (SSLE) thông qua công nghệ mã hóa ẩn danh tính của người đề xuất, nâng cao tính an toàn của hệ thống. Tuy nhiên, việc thực hiện một giao thức SSLE đơn giản và hiệu quả vẫn gặp nhiều thách thức, cần tìm kiếm sự cân bằng giữa độ phức tạp của giao thức và tính an toàn.

Tăng tốc xác nhận giao dịch

Việc rút ngắn thời gian xác nhận giao dịch từ 12 giây xuống còn 4 giây sẽ cải thiện đáng kể trải nghiệm của người dùng và hiệu suất DeFi. Chủ yếu có hai hướng công nghệ:

1. Rút ngắn thời gian khoảng cách xuống 8 giây hoặc 4 giây
2. Cho phép người đề xuất phát hành xác nhận trước trong một khe thời gian.

Tuy nhiên, việc rút ngắn thời gian khe có thể dẫn đến sự tập trung của các xác thực, trong khi phương pháp xác nhận trước khó có thể cải thiện hiệu suất trong trường hợp xấu nhất.

Đối phó với mối đe dọa từ máy tính lượng tử

Đối mặt với mối đe dọa tiềm tàng từ tính toán lượng tử, Ethereum cần phát triển các giải pháp thay thế dựa trên hàm băm hoặc các phương án kháng lượng tử khác cho các phần của giao thức hiện tại phụ thuộc vào đường cong elip. Điều này làm nổi bật tầm quan trọng của việc duy trì sự bảo thủ trong thiết kế PoS.

Kết luận

Hệ thống PoS của Ethereum đang đối mặt với nhiều thách thức trong sự tiến hóa công nghệ. Trong quá trình theo đuổi độ an toàn, hiệu suất và Phi tập trung cao hơn, cần phải cân nhắc giữa nhiều giải pháp kỹ thuật. Trong tương lai, Ethereum sẽ tiếp tục khám phá sự đổi mới, tìm kiếm con đường phát triển tốt nhất để đạt được mục tiêu dài hạn của mình.