Actualización significativa de la capa de consenso de Ethereum: Beam Chain y sus cinco transformaciones clave

Ethereum ha recorrido un largo camino desde su nacimiento con el mecanismo de prueba de trabajo (PoW) hasta su exitosa transición al mecanismo de prueba de participación (PoS) en 2021. Sin embargo, un investigador principal de Ethereum señaló que, aunque la cadena de balizas se desempeñó bien en las primeras etapas de la introducción de PoS, en los últimos cinco años se ha acumulado cierta "deuda técnica". El diseño actual no ha logrado aprovechar plenamente las tecnologías de vanguardia de los sistemas descentralizados, como las pruebas de cero conocimiento. Por lo tanto, la capa de consenso de Ethereum necesita urgentemente una actualización importante.

En una reciente conferencia de desarrolladores, este investigador presentó una propuesta llamada "Beam Chain", que tiene como objetivo reformar por completo la capa de consenso de Ethereum. Esta es una parte importante del plan de desarrollo a largo plazo de Ethereum, cuyo objetivo es mejorar significativamente la escalabilidad y el rendimiento de la red, aprovechando los últimos avances en criptografía de conocimiento cero, sin la necesidad de iniciar una nueva red. Sin duda, esta será una de las actualizaciones más críticas de Ethereum en los próximos 3 a 5 años.

Es necesario aclarar que Beam Chain no es una nueva cadena de bloques en el sentido literal, sino una nueva infraestructura construida dentro de la red principal de Ethereum. Aumentará significativamente la velocidad de transacción, la seguridad y la eficiencia de la red principal L1. Hay opiniones que malinterpretan Beam Chain como Ethereum 3.0, pero eso no es correcto. Beam Chain se centra en resolver problemas de la capa de consenso y no implicará cambios en la capa de datos (como los canales blob) o en la capa de ejecución (como la máquina virtual de Ethereum EVM).

Beam Chain traerá cinco grandes transformaciones:

1. Confirmación de bloque más rápida: lograr un tiempo de ranura de 4 segundos y finalización de ranura única
2. Mantener la descentralización: mantener o mejorar el nivel actual de descentralización
3. Reducir el umbral de Staking: reducir significativamente el requisito de Staking de ETH de 32 ETH a 1 ETH
4. Proteger a los usuarios comunes: eliminar el problema de MEV basado en la reorganización de bloques
5. Enfocados en el futuro: dotar a la red Ethereum de capacidad de resistencia cuántica

La idea y el principio de la actualización de Beam Chain

1. Aumentar la producción de bloques

• Aumentar el rendimiento: Beam Chain incrementa la producción de bloques a 3 veces la cantidad actual, mejorando significativamente la capacidad de procesamiento de transacciones de Ethereum.
• Aumentar la capacidad de resistencia a la censura: introducir el mecanismo FOCIL (Lista de Inclusión Obligatoria de Selección de Forks) para asegurar que las transacciones no sean fácilmente excluidas de manera maliciosa.
• Ejecución de subastas y aislamiento de validadores: A través de la ejecución de subastas se logra el aislamiento de validadores, mejorando el rendimiento y el grado de descentralización, al mismo tiempo que se reduce el riesgo de que los usuarios se vean afectados por el MEV.
• Acelerar la finalización definitiva: lograr la finalización definitiva en un solo intervalo de tiempo y un tiempo de bloque de 4 segundos, acelerando la velocidad de confirmación de transacciones y mejorando la eficiencia de la red.

Esto significa que el intercambio ya no necesitará esperar múltiples confirmaciones de bloques, en el futuro se podrá completar la confirmación con un solo bloque.

2. Mejorar el mecanismo de staking

• Optimizar el modelo de emisión: ajustar el modelo de emisión de recompensas para los validadores y aumentar el retorno de la apuesta.
• Reducir el umbral de participación: los validadores independientes solo necesitan apostar 1 ETH, muy por debajo del requisito actual de 32 ETH, lo que hace que la participación independiente sea más accesible.

Esta mejora revolucionaria se debe a la aplicación de la tecnología de conocimiento cero, que permite a Ethereum aumentar la velocidad mientras acomoda más nodos para participar en el consenso, sin aumentar significativamente los requisitos de hardware, rompiendo el triángulo imposible de la participación.

3. Aumentar la seguridad

• Introducción de la criptografía post-cuántica: implementación de tecnologías de cifrado resistentes a los cuánticos, asegurando que la seguridad de la red no se vea amenazada por futuros cálculos cuánticos.
• Integración de zkSNARK y zkVM: mejora de la protección de la privacidad, escalabilidad y seguridad a través de la tecnología de pruebas de conocimiento cero.
• Blockchain SNARK: Utilizando la tecnología RISC-V para SNARKizar la blockchain, mejorando la eficiencia en la generación de pruebas y la escalabilidad.
• Mejorar la aleatoriedad: Introducir mecanismos de aleatoriedad más robustos para garantizar la equidad en procesos clave de la red, como la selección de validadores.
• Reducir el riesgo de MEV: minimizar el impacto de comportamientos robóticos como los ataques de sándwich mediante la mejora de la resistencia a la revisión.

4. Mecanismo de funcionamiento

Desde que se determinó el diseño de la capa de consenso actual de Ethereum (la cadena de balizas), los criptógrafos han logrado avances significativos en el campo de SNARK. Al SNARKizar la función de transición de estado de Ethereum, se puede lograr un tiempo de ranura de 4 segundos y una finalización de ranura única. Esto no solo mejora la experiencia de transacciones L1, sino que también reduce la posible extracción de valor al eliminar la estrategia de reorganización de bloques remotos, al mismo tiempo que aligera la deuda técnica de la capa de consenso.

La SNARKización también otorgará a la red Ethereum capacidades contra cuánticas, una característica esencial para las futuras blockchain.

Beam Chain promoverá la actualización de Ethereum desde los siguientes aspectos:

• Tecnología de fragmentación: al dividir los datos en fragmentos más pequeños, se logra procesar varias transacciones en paralelo, reduciendo cuellos de botella y acelerando la velocidad de las transacciones.
• Seguridad contra la computación cuántica: utiliza tecnología de cifrado avanzada para garantizar que la seguridad de la red no esté amenazada por futuras computadoras cuánticas.
• Integración con la hoja de ruta: Beam Chain como una parte importante de la hoja de ruta para la expansión y mejora de la seguridad de Ethereum en los próximos 5 años.

5. Importancia significativa

Beam Chain es crucial para mejorar la capacidad de procesamiento de aplicaciones descentralizadas en crecimiento de Ethereum. Aumentará la escalabilidad, reducirá los costos de transacción y mejorará la seguridad general, permitiendo a la red soportar más usuarios y aplicaciones complejas.

El sistema de prueba basado en SNARK permite a los apostadores comunes con hardware estándar lograr las ventajas de rendimiento mencionadas anteriormente. A medida que el umbral de apuesta se reduce de 32 ETH a 1 ETH, el grado de descentralización de la comunidad de apostadores de Ethereum aumentará aún más.

En particular, la reducción de barreras, combinada con algunos dispositivos de hardware relacionados (como los equipos de nodo de validación doméstica lanzados por ciertas empresas), permitirá que Ethereum mantenga su posición como la cadena de bloques pública con el mayor número de nodos en el mundo y el más alto grado de descentralización.

Aunque la visión de Beam Chain no cambiará inmediatamente Ethereum, influirá en el orden de prioridad del desarrollo de la hoja de ruta, acelerando el desarrollo de ciertos componentes. Por ejemplo, algunas actualizaciones importantes establecidas en la hoja de ruta actual para 2029 podrían realizarse antes.

Si Beam Chain obtiene suficiente apoyo de la comunidad, los desarrolladores podrían comenzar a redactar especificaciones el próximo año, luego en 2026, el equipo de clientes escribirá código de producción, en 2027 se realizarán pruebas y finalmente se podrá desplegar de manera segura en la red principal. Aunque el tiempo de implementación parece lejano, estos redundantes de seguridad son necesarios para software de código abierto en desarrollo descentralizado.

En resumen, Beam Chain ha resuelto de una vez por todas la "deuda técnica" del pasado a través de una ruta ZK, con la esperanza de mejorar significativamente su funcionalidad L1 mientras mantiene la alta descentralización de Ethereum. Las soluciones a largo plazo, como la resistencia cuántica introducida por el nuevo enfoque, colocarán la capa de consenso de Ether en "modo de mantenimiento", asegurando su seguridad, eficiencia y adaptabilidad en las próximas décadas, sentando las bases para la innovación futura sin necesidad de un rediseño disruptivo.

Ethereum continúa llevando a cabo una planificación a largo plazo, lo cual es un avance emocionante para la blockchain y toda la industria, y proporciona una base sólida para que mantengamos un optimismo sobre Ether en el actual entorno de mercado en auge.