Ethereum Konsensus Layer Menghadapi Peningkatan Besar: Lima Perubahan di Beam Chain

Ethereum dimulai dari PoW (Proof of Work) dan berhasil bertransformasi menjadi PoS (Proof of Stake) pada tahun 2021. Namun, peneliti inti dari yayasan Ethereum percaya bahwa meskipun rantai beacon awal menunjukkan kinerja yang baik, dalam lima tahun terakhir telah terakumulasi beberapa "utang teknologi", dan desainnya belum sepenuhnya memanfaatkan teknologi terdepan dari sistem terdesentralisasi, seperti bukti nol pengetahuan. Oleh karena itu, lapisan konsensus Ethereum memerlukan pembaruan besar.

Baru-baru ini di konferensi Devcon di Bangkok, seorang peneliti Ethereum mengajukan proposal bernama "Beam Chain", yang bertujuan untuk mereformasi lapisan konsensus Ethereum secara menyeluruh. Ini adalah bagian penting dari rencana pengembangan jangka panjang Ethereum, dengan tujuan untuk meningkatkan skalabilitas dan kinerja jaringan secara signifikan dengan memanfaatkan terobosan kriptografi ZK saat ini tanpa memulai jaringan baru. Tidak diragukan lagi, ini akan menjadi salah satu peningkatan paling penting untuk Ethereum dalam 3-5 tahun ke depan.

Perlu diperjelas bahwa Beam Chain bukanlah blockchain baru dalam arti harfiah, melainkan infrastruktur baru yang dibangun di dalam jaringan utama Ethereum, bertujuan untuk secara signifikan meningkatkan kecepatan transaksi, keamanan, dan efisiensi L1 mainnet. Mengartikan Beam Chain sebagai Ethereum 3.0 tidaklah akurat, karena ini terutama menangani masalah lapisan konsensus dan tidak melibatkan perubahan pada lapisan data (seperti saluran blob) atau lapisan eksekusi (seperti Ethereum Virtual Machine EVM).

Lima perubahan inti dari Beam Chain mencakup:

1. Konfirmasi blok yang lebih cepat: mencapai waktu slot 4 detik dan finalitas slot tunggal
2. Menjaga desentralisasi: Mempertahankan atau meningkatkan tingkat desentralisasi saat ini
3. Menurunkan ambang batas staking: Mengurangi persyaratan staking ETH dari 32 ETH menjadi 1 ETH
4. Melindungi pengguna biasa: Menghilangkan MEV berbasis reorganisasi blok
5. Menuju Masa Depan: Memberikan Kemampuan Anti-Quantum untuk Jaringan Ethereum

Pemikiran dan Prinsip Upgrade Beam Chain

1. Meningkatkan produksi blok

• Meningkatkan throughput: Beam Chain meningkatkan jumlah produksi blok hingga 3 kali lipat dari tingkat saat ini untuk meningkatkan kemampuan pemrosesan transaksi Ethereum.
• Meningkatkan kemampuan anti-sensor: Memperkenalkan mekanisme FOCIL (Fork-Selection Forced Inclusion List) untuk memastikan transaksi tidak mudah dikecualikan secara jahat.
• Melaksanakan lelang dan pemisahan validator: Dengan melaksanakan lelang, pemisahan validator dicapai, meningkatkan kinerja dan tingkat desentralisasi, sekaligus mengurangi risiko pengguna terkena dampak MEV.
• Mempercepat konfirmasi transaksi: Mencapai finalitas dalam satu slot waktu dan waktu blok 4 detik, secara signifikan meningkatkan kecepatan konfirmasi transaksi dan efisiensi jaringan.

Perlu dicatat bahwa peningkatan ini akan memungkinkan bursa untuk tidak lagi menunggu konfirmasi dari beberapa blok, konfirmasi dapat dilakukan hanya dengan satu blok.

2. Meningkatkan mekanisme staking

• Mengoptimalkan model reward: Menyesuaikan model penerbitan reward validator untuk meningkatkan imbal hasil staking.
• Secara signifikan menurunkan ambang batas staking: Persyaratan staking untuk validator independen diturunkan dari 32 ETH menjadi 1 ETH, membuat staking independen lebih umum dan mudah.

Kemajuan terobosan ini berkat penerapan teknologi ZK, yang memungkinkan Ethereum untuk mempercepat sambil menampung lebih banyak node untuk berpartisipasi dalam konsensus, tanpa secara signifikan meningkatkan persyaratan perangkat keras, mencapai terobosan penting dalam mekanisme staking.

3. Meningkatkan keamanan

• Memperkenalkan kriptografi pasca-kuantum: menerapkan teknologi kriptografi tahan kuantum untuk melindungi jaringan dari ancaman komputasi kuantum di masa depan, membuka jalan bagi blockchain mainstream yang tahan kuantum.
• Mengintegrasikan zkSNARK dan zkVM: Menggabungkan teknologi bukti nol pengetahuan (ZKP) melalui zkSNARK dan zkVM dengan Ethereum secara mendalam, secara menyeluruh meningkatkan perlindungan privasi, skalabilitas, dan keamanan.
• SNARKisasi blockchain: Menggunakan teknologi RISC-V untuk mewujudkan SNARKisasi blockchain, secara signifikan meningkatkan efisiensi dan skalabilitas dalam menghasilkan bukti.
• Meningkatkan Keberuntungan: Memperkenalkan mekanisme keberuntungan yang lebih kuat untuk memastikan keadilan dalam proses jaringan kunci seperti pemilihan validator.
• Mengurangi risiko MEV: Secara efektif mengurangi perilaku arbitrase otomatis seperti serangan sandwich dengan meningkatkan kemampuan resiliensi terhadap peninjauan.

Singkatnya, peningkatan ini dapat diringkas sebagai: mewujudkan ZK secara menyeluruh pada Ethereum.

4. Cara Kerja

Sejak desain lapisan konsensus Ethereum yang ada (rantai beacon) ditetapkan, para ahli kriptografi telah mencapai terobosan signifikan di bidang SNARK. Dengan mengubah fungsi konversi status Ethereum menjadi SNARK, waktu slot 4 detik dan finalitas slot tunggal dapat dicapai. Ini tidak hanya dapat secara signifikan meningkatkan pengalaman transaksi L1, mengurangi waktu tunggu, tetapi juga dapat mengurangi risiko MEV dengan menghilangkan strategi reorganisasi blok jarak jauh, sambil mengurangi utang teknis lapisan konsensus.

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

Beam Chain akan mendorong peningkatan Ethereum dari beberapa aspek berikut:

• Menggunakan teknologi sharding untuk meningkatkan kecepatan pemrosesan: dengan membagi data menjadi potongan yang lebih kecil (shards) untuk memproses beberapa transaksi secara paralel, secara efektif mengurangi kemacetan transaksi dan mempercepat kecepatan transaksi.
• Mencapai keamanan tahan terhadap komputasi kuantum: Memanfaatkan teknologi enkripsi mutakhir untuk memastikan keamanan jaringan tidak terancam oleh komputer kuantum super di masa depan.
• Integrasi mendalam dengan peta jalan pengembangan Ethereum: Beam Chain sebagai bagian penting dari rencana ekspansi dan peningkatan keamanan Ethereum selama 5 tahun ke depan, bukan sebagai jaringan independen.

5. Signifikansi Penting

Beam Chain sangat penting untuk meningkatkan kemampuan Ethereum dalam menangani aplikasi terdesentralisasi yang semakin kompleks. Ini akan secara signifikan meningkatkan skalabilitas jaringan, mengurangi biaya transaksi, dan meningkatkan keamanan keseluruhan, memungkinkan Ethereum untuk mendukung lebih banyak pengguna dan aplikasi kompleks dalam jangka panjang.

Salah satu keuntungan besar dari sistem pembuktian berbasis SNARK adalah: pemegang taruhan biasa dapat mencapai peningkatan kinerja tersebut dengan perangkat keras standar. Dengan batas minimum taruhan turun dari 32 ETH menjadi 1 ETH, tingkat desentralisasi kelompok pemegang taruhan Ethereum akan semakin meningkat.

Terutama penurunan besar-besaran ambang staking, dipadukan dengan penyebaran perangkat validator tingkat rumah seperti eNode, diharapkan dapat lebih memperkuat Ethereum sebagai blockchain publik yang paling terdesentralisasi dan memiliki jumlah node terbanyak di dunia.

Meskipun visi Beam Chain tidak akan segera mengubah Ethereum, dan tidak akan secara signifikan mengubah jalur perkembangan jangka panjangnya, itu akan menyesuaikan urutan prioritas pengembangan peta jalan, mempercepat kemajuan pengembangan beberapa komponen kunci. Misalnya, beberapa peningkatan penting yang direncanakan untuk dilaksanakan pada tahun 2029 mungkin dapat dicapai lebih awal.

Jika Beam Chain mendapatkan dukungan komunitas yang cukup, tim pengembang mungkin akan mulai menyusun spesifikasi konkret tahun depan, diikuti dengan penulisan kode produksi oleh tim pengembangan klien pada tahun 2026, pengujian menyeluruh pada tahun 2027, dan akhirnya penyebaran yang aman di jaringan utama Ethereum. Meskipun pelaksanaan Beam Chain terlihat jauh, langkah-langkah redundansi keamanan ini sangat penting untuk perangkat lunak sumber terbuka yang dikembangkan secara terdesentralisasi.

Secara keseluruhan, Beam Chain melalui jalur ZK diharapkan dapat meningkatkan fungsi L1-nya secara signifikan sambil mempertahankan keunggulan "desentralisasi kelas dunia" Ethereum, sekaligus menyelesaikan "utang teknis" yang terakumulasi di masa lalu. Pada saat yang sama, solusi jangka panjang seperti ketahanan kuantum yang diperkenalkan akan menempatkan lapisan konsensus Ethereum dalam "mode pemeliharaan", memastikan bahwa ia tetap aman, efisien, dan adaptif selama beberapa dekade mendatang, serta meletakkan dasar untuk inovasi di masa depan tanpa perlu melakukan desain ulang yang mengganggu.

Ethereum terus-menerus melakukan perencanaan jangka panjang, ini adalah kemajuan yang menggembirakan bagi seluruh industri blockchain. Ini juga memberikan dasar yang kuat bagi kami untuk tetap optimis terhadap Ethereum dalam lingkungan pasar yang dinamis saat ini.