Następna dekada Ethereum: kompleksowa aktualizacja od Beam Chain do Lean Ethereum

Dogłębna analiza wpływu Lean Roadmap na ekosystem Ethereum.

Autor: ZHIXIONG PAN

Ethereum Foundation, z okazji dziesiątej rocznicy istnienia (czyli pod koniec lipca 2025 roku), oficjalnie przedstawiła nową techniczną mapę drogową o nazwie „Lean Ethereum”. Głównym celem tej koncepcji jest stworzenie bardziej uproszczonej, bezpiecznej i wydajnej warstwy bazowej Ethereum, która zapewni solidne podstawy technologiczne dla rozwoju Ethereum na kolejne dziesięciolecia, a nawet dłużej.

Czym jest Lean Ethereum?

Lean Ethereum zostało zaproponowane przez głównego badacza Ethereum Foundation, Justina Drake’a. Główną ideą jest radykalne uproszczenie projektu protokołu, wprowadzenie kryptografii odpornej na komputery kwantowe oraz osiągnięcie ekstremalnej wydajności sieci Ethereum (przepustowość na poziomie milionów transakcji na sekundę) i bezpieczeństwa odpornego na komputery kwantowe.

Sercem Lean Ethereum są dwa kluczowe zespoły projektowe.

1. Lean Consensus (dawniej Beam Chain)

Lean Consensus jest rdzeniem i podstawą Lean Ethereum. Początkowo nazywany „Beam Chain”, został publicznie zaprezentowany podczas Devcon w 2024 roku (a nawet uznany za Eth 3.0), a następnie oficjalnie przemianowany na „Lean Consensus”. Zespół ten koncentruje się na nowym projekcie warstwy konsensusu Ethereum (Beacon Chain).

Główne cele Lean Consensus obejmują:

• Błyskawiczne potwierdzanie: skrócenie czasu produkcji bloku do około 4 sekund, osiągnięcie ostateczności w około 12 sekund.
• Zwiększenie decentralizacji: obniżenie minimalnej kwoty stakowania dla walidatorów z 32 ETH do 1 ETH, znacznie obniżając próg uczestnictwa w konsensusie.
• Bezpieczeństwo postkwantowe: wprowadzenie podpisów opartych na funkcjach skrótu, aby zapewnić odporność warstwy konsensusu na zagrożenia ze strony komputerów kwantowych w przyszłości.
• Lekka weryfikacja on-chain: wykorzystanie technologii SNARK do wydajnej weryfikacji stanu łańcucha, umożliwiając każdemu węzłowi łatwą weryfikację integralności blockchaina.
• Optymalizacja sieci: poprawa efektywności komunikacji sieciowej dzięki nowemu protokołowi P2P (np. Gossipsub v2.0).
• Technologia agregacji dowodów: zastosowanie podpisów agregowanych opartych na funkcjach skrótu, zmniejszenie obciążenia komunikacyjnego sieci i zwiększenie wydajności weryfikacji.

Lean Consensus jest obecnie flagowym projektem Lean Ethereum, posiada dedykowane publiczne spotkania (Lean Calls), które odbywają się co kilka tygodni i obejmują dogłębne aktualizacje techniczne oraz wymianę informacji. Kluczowi członkowie zespołu to Justin Drake, Dmitry Khovratovich, Will Corcoran i inni.

2. Zespół PQ (Post-Quantum Cryptography)

Zespół PQ koncentruje się na modernizacji kryptografii, aby zapewnić, że Ethereum pozostanie bezpieczne i niezawodne w erze komputerów kwantowych. Główne kierunki badań zespołu PQ to:

• Algorytmy podpisów opartych na funkcjach skrótu: zastąpienie obecnych algorytmów podpisów eliptycznych rozwiązaniami odpornymi na ataki kwantowe.
• Optymalizacja zobowiązań danych: przejście z obecnych zobowiązań wielomianowych KZG na zobowiązania oparte na funkcjach skrótu, zwiększając bezpieczeństwo danych w łańcuchu.
• Zero-knowledge proofs (ZKP): opracowanie wydajnych obwodów SNARK/STARK dostosowanych do algorytmów opartych na funkcjach skrótu, wykorzystywanych do weryfikacji stanu.
• Formalna weryfikacja: rygorystyczna formalna weryfikacja nowych schematów kryptograficznych, aby zapewnić poprawność implementacji i projektu protokołu.

Kluczowi członkowie zespołu PQ to Will Corcoran, Antonio Sanso, George Kadianakis i inni, a prace prowadzone są wspólnie przez wewnętrznych badaczy Ethereum Foundation oraz zewnętrznych ekspertów akademickich.

3. Lean Data i Lean Execution

Oprócz dwóch powyższych kluczowych zespołów projektowych, Lean Ethereum obejmuje także dwa ważne, choć nie działające jako niezależne zespoły, projekty: Lean Data i Lean Execution.

Lean Data

Lean Data koncentruje się na poprawie wydajności warstwy dostępności danych, na przykład poprzez następujące metody znacznego zwiększenia przepustowości danych w łańcuchu Ethereum:

• PeerDAS v1 i v2: wdrożenie rozproszonego próbkowania dostępności danych, znacznie zwiększając przepustowość danych.
• Mechanizm BPO (Blob Parameter Only): automatyczna regulacja parametrów przechowywania danych, stopniowe zwiększanie pojemności danych w łańcuchu.
• FullDAS i sharding mempool: dalsza optymalizacja rozgłaszania i przechowywania danych.

Ostatecznym celem Lean Data jest osiągnięcie poziomu transmisji danych rzędu Teragas, aby sprostać przyszłym, masowym potrzebom aplikacji Layer2.

Lean Execution (znane również jako EVM 2.0)

Lean Execution dąży do całkowitej przebudowy Ethereum Virtual Machine (EVM), z celem stworzenia uproszczonego, wydajnego i przyjaznego dla zero-knowledge proofs nowego środowiska wykonawczego. Główne kierunki badań obejmują:

• zkVM oparty na architekturze RISC-V: uproszczony zestaw instrukcji, zmniejszenie kosztów generowania dowodów.
• Zero-knowledge proofs w czasie rzeczywistym: zwiększenie szybkości generowania dowodów, umożliwiając weryfikację w czasie rzeczywistym.
• Kompatybilność i ścieżka migracji: stopniowe wprowadzanie nowego zkVM, równoległe działanie z istniejącym EVM, aż do pełnej migracji.
• Wsparcie dla akceleracji sprzętowej: badanie rozwiązań przyspieszających zero-knowledge proofs opartych na dedykowanych ASIC lub FPGA.

Postępy Lean Data i Lean Execution są obecnie synchronizowane głównie poprzez oficjalny blog Ethereum Foundation, aktualizacje protokołu oraz społeczność deweloperów Ethereum (Ethereum Magicians).

Długoterminowe znaczenie Lean Ethereum

Lean Ethereum to kluczowy element strategii rozwoju Ethereum Foundation na kolejne dziesięć lat. Lean Consensus, jako filar, zapewnia bezpieczeństwo i skalowalność łańcucha dzięki bardziej wydajnemu projektowi protokołu; zespół PQ buduje linię obrony przed zagrożeniami ze strony komputerów kwantowych; Lean Data i Lean Execution odpowiednio gwarantują zwiększenie przepustowości danych on-chain i wydajności wykonywania smart kontraktów.

Ta uproszczona, wydajna i bezpieczna nowa architektura ma na celu przekształcenie głównej sieci Ethereum w globalną infrastrukturę zaufania, która może funkcjonować przez dziesiątki, a nawet setki lat, obsługując przyszły, rozległy ekosystem zdecentralizowanych aplikacji.