Peningkatan Besar pada Lapisan Konsensus Ethereum: Beam Chain dan Lima Perubahan Intinya

Ethereum telah melalui perjalanan panjang dari mekanisme bukti kerja PoW sejak lahirnya, hingga berhasil beralih ke mekanisme bukti kepemilikan PoS pada tahun 2021. Namun, seorang peneliti inti Ethereum menunjukkan bahwa meskipun rantai beacon menunjukkan performa baik saat PoS diperkenalkan, selama lima tahun terakhir juga telah terakumulasi beberapa "utang teknologi". Desain yang ada belum memanfaatkan teknologi terdepan dari sistem terdesentralisasi secara maksimal, seperti bukti nol pengetahuan. Oleh karena itu, lapisan konsensus Ethereum sangat membutuhkan pembaruan besar.

Pada konferensi pengembang baru-baru ini, peneliti ini mengajukan proposal yang disebut "Beam Chain", yang bertujuan untuk mereformasi lapisan konsensus Ethereum secara menyeluruh. Ini adalah bagian penting dari rencana pengembangan jangka panjang Ethereum, dengan tujuan untuk secara signifikan meningkatkan skalabilitas dan kinerja jaringan dengan memanfaatkan terobosan terbaru dalam kriptografi zero-knowledge tanpa memulai jaringan baru. Tanpa diragukan lagi, ini akan menjadi salah satu peningkatan paling penting untuk Ethereum dalam 3-5 tahun ke depan.

Perlu dijelaskan bahwa Beam Chain bukanlah blockchain baru dalam arti harfiah, melainkan infrastruktur baru yang dibangun di dalam jaringan utama Ethereum. Ini akan secara signifikan meningkatkan kecepatan transaksi, keamanan, dan efisiensi jaringan utama L1. Ada pandangan yang salah mengartikan Beam Chain sebagai Ethereum 3.0, tetapi itu tidak akurat. Beam Chain berfokus pada penyelesaian masalah lapisan konsensus dan tidak akan melibatkan perubahan pada lapisan data (seperti saluran blob) atau lapisan eksekusi (seperti Ethereum Virtual Machine EVM).

Beam Chain akan membawa lima perubahan inti:

1. Konfirmasi blok yang lebih cepat: Mencapai waktu slot 4 detik dan finalitas slot tunggal
2. Mempertahankan desentralisasi: Memelihara atau meningkatkan tingkat desentralisasi saat ini
3. Mengurangi ambang batas Staking: Mengurangi persyaratan Staking ETH dari 32 ETH menjadi 1 ETH
4. Melindungi pengguna biasa: Menghapus masalah MEV yang berbasis pada reorganisasi blok.
5. Menuju Masa Depan: Membuat Jaringan Ethereum Memiliki Kemampuan Anti Kuantum

Pemikiran dan Prinsip Peningkatan Beam Chain

1. Meningkatkan produksi blok

• Meningkatkan throughput: Beam Chain meningkatkan jumlah produksi blok hingga 3 kali lipat dari saat ini, secara signifikan meningkatkan kemampuan pemrosesan transaksi Ethereum.
• Meningkatkan kemampuan anti-pemeriksaan: Memperkenalkan mekanisme FOCIL (Forking Selection Forced Inclusion List) untuk memastikan transaksi tidak mudah dikeluarkan secara jahat.
• Eksekusi lelang dan isolasi validator: Dengan melaksanakan lelang untuk mencapai isolasi validator, meningkatkan kinerja dan tingkat desentralisasi, sekaligus mengurangi risiko pengguna terpengaruh oleh MEV.
• Mempercepat finalitas: Mencapai finalitas pada satu slot waktu dan waktu blok 4 detik, mempercepat kecepatan konfirmasi transaksi, dan meningkatkan efisiensi jaringan.

Ini berarti bursa tidak perlu lagi menunggu beberapa konfirmasi blok, di masa depan konfirmasi dapat dilakukan dalam satu blok.

2. Memperbaiki mekanisme staking

• Mengoptimalkan model penerbitan: Menyesuaikan model penerbitan imbalan validator untuk meningkatkan imbalan staking.
• Menurunkan ambang staking: Validator independen hanya perlu mempertaruhkan 1 Ether, jauh di bawah persyaratan saat ini 32 Ether, sehingga staking independen menjadi lebih umum.

Perbaikan terobosan ini berkat penerapan teknologi zero-knowledge, memungkinkan Ethereum untuk meningkatkan kecepatan sekaligus menampung lebih banyak node untuk berpartisipasi dalam konsensus, tanpa secara signifikan meningkatkan persyaratan perangkat keras, dan berhasil memecahkan segitiga ketidakmungkinan staking.

3. Meningkatkan Keamanan

• Memperkenalkan kriptografi pasca-kuantum: menerapkan teknologi kriptografi tahan kuantum untuk memastikan keamanan jaringan tidak terpengaruh oleh ancaman komputasi kuantum di masa depan.
• Mengintegrasikan zkSNARK dan zkVM: Meningkatkan perlindungan privasi, skalabilitas, dan keamanan melalui teknologi bukti nol pengetahuan.
• Blockchain yang di-SNARK-kan: menggunakan teknologi RISC-V untuk meng-SNARK-kan blockchain, meningkatkan efisiensi dan skalabilitas dalam pembuatan bukti.
• Meningkatkan Keacakan: Memperkenalkan mekanisme keacakan yang lebih kuat untuk memastikan keadilan dalam pemilihan validator dan proses jaringan penting lainnya.
• Mengurangi risiko MEV: Mengurangi dampak perilaku bot seperti serangan sandwich dengan meningkatkan ketahanan terhadap pemeriksaan.

4. Cara Kerja

Sejak desain lapisan konsensus Ethereum saat ini (rantai beacon) ditentukan, para kriptografer telah mencapai kemajuan signifikan di bidang SNARK. Dengan mengubah fungsi transisi status Ethereum menjadi SNARK, waktu slot 4 detik dan finalitas slot tunggal dapat dicapai. Ini tidak hanya dapat meningkatkan pengalaman transaksi L1, tetapi juga mengurangi potensi ekstraksi nilai dengan menghilangkan strategi reorganisasi blok jarak jauh, sambil mengurangi utang teknis lapisan konsensus.

SNARKisasi juga akan memberikan kemampuan anti-kuantum pada jaringan Ethereum, yang merupakan fitur penting untuk blockchain di masa depan.

Beam Chain akan memajukan peningkatan Ethereum dari beberapa aspek berikut:

• Teknologi shard: Dengan membagi data menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, memungkinkan pemrosesan paralel dari beberapa transaksi, mengurangi kemacetan, dan mempercepat kecepatan transaksi.
• Keamanan tahan terhadap komputasi kuantum: Menggunakan teknologi enkripsi canggih untuk memastikan keamanan jaringan tidak terancam oleh komputer kuantum di masa depan.
• Terintegrasi dengan peta jalan: Beam Chain sebagai bagian penting dari peta jalan perluasan dan peningkatan keamanan Ethereum dalam 5 tahun ke depan.

5. Signifikansi Penting

Beam Chain sangat penting untuk meningkatkan kemampuan pemrosesan Ether yang semakin meningkat untuk aplikasi terdesentralisasi. Ini akan meningkatkan skalabilitas, mengurangi biaya transaksi, dan meningkatkan keamanan keseluruhan, memungkinkan jaringan untuk mendukung lebih banyak pengguna dan aplikasi yang kompleks.

Sistem bukti berbasis SNARK memungkinkan penyimpan biasa dengan perangkat keras standar untuk mencapai keuntungan kinerja di atas. Dengan ambang penyimpanan turun dari 32 ETH menjadi 1 ETH, tingkat desentralisasi komunitas penyimpan Ethereum akan meningkat lebih lanjut.

Terutama penurunan ambang batas, dikombinasikan dengan beberapa perangkat keras terkait (seperti perangkat node validator rumah yang diluncurkan oleh beberapa perusahaan), akan membuat Ethereum diharapkan tetap mempertahankan status sebagai blockchain publik dengan jumlah node terbanyak dan tingkat desentralisasi tertinggi di dunia.

Meskipun visi Beam Chain tidak akan segera mengubah Ethereum, itu akan mempengaruhi urutan prioritas pengembangan peta jalan, mempercepat pengembangan komponen tertentu. Misalnya, beberapa peningkatan penting yang dijadwalkan dalam peta jalan saat ini hingga tahun 2029 mungkin akan direalisasikan lebih awal.

Jika Beam Chain mendapatkan dukungan komunitas yang cukup, pengembang mungkin akan mulai merumuskan spesifikasi tahun depan, kemudian pada tahun 2026 tim klien akan menulis kode produksi, melakukan pengujian pada tahun 2027, dan akhirnya dapat diterapkan dengan aman di jaringan utama. Meskipun waktu pelaksanaan terlihat jauh, redundansi keamanan ini diperlukan untuk perangkat lunak sumber terbuka yang dikembangkan secara terdesentralisasi.

Singkatnya, Beam Chain melalui jalur ZK telah secara langsung menyelesaikan "utang teknologi" di masa lalu, dengan harapan dapat secara signifikan meningkatkan fungsi L1-nya sambil mempertahankan desentralisasi tinggi Ethereum. Solusi jangka panjang seperti ketahanan kuantum yang diperkenalkan oleh pemikiran baru ini akan menempatkan lapisan konsensus Ether dalam "mode pemeliharaan", memastikan keamanan, efisiensi, dan adaptabilitasnya dalam beberapa dekade mendatang, serta meletakkan dasar bagi inovasi di masa depan tanpa perlu desain ulang yang mengganggu.

Ethereum terus melakukan perencanaan jangka panjang, yang merupakan kemajuan yang menggembirakan bagi blockchain dan seluruh industri, serta memberikan landasan yang kuat bagi kita untuk tetap optimis terhadap Ether dalam lingkungan pasar yang berkembang pesat saat ini.