Beam Chain apportera-t-il cinq grands changements à Ethereum ?

Beam Chain n'est pas une nouvelle blockchain au sens littéral, mais une nouvelle infrastructure construite à l'intérieur du réseau principal Ethereum, qui augmentera considérablement la vitesse, la sécurité et l'efficacité des transactions du réseau principal L1.

Auteur : Ebunker

Comme tout le monde le sait, Ethereum est né avec la preuve de travail (PoW) et a réussi à passer à la preuve d'enjeu (PoS) en 2021. À ce sujet, Justin Drake, chercheur principal de la Ethereum Foundation, estime que : bien que la Beacon Chain ait été efficace lors de l’introduction de la PoS, elle a accumulé au cours des cinq dernières années une certaine « dette technique », son design n’ayant pas tiré parti des technologies de pointe des systèmes décentralisés (comme les preuves à connaissance nulle). Par conséquent, la couche de consensus d’Ethereum a un besoin urgent d’une grande mise à jour.

Lors d’une récente présentation à la Devcon de Bangkok, le chercheur Ethereum Justin Drake a annoncé une proposition de réforme radicale de la couche de consensus d’Ethereum, appelée « Beam Chain ».

Cela fait partie de la feuille de route à long terme d’Ethereum, permettant à Ethereum de tirer parti des dernières avancées en cryptographie ZK, dans le but d’améliorer considérablement l’évolutivité et les performances du réseau sans avoir à lancer un nouveau réseau. Il ne fait aucun doute qu’il s’agit de l’une des mises à niveau les plus importantes pour Ethereum au cours des 3 à 5 prochaines années.

Beam Chain n’est pas une nouvelle blockchain au sens littéral, mais une nouvelle infrastructure construite à l’intérieur du réseau principal Ethereum, qui augmentera considérablement la vitesse, la sécurité et l’efficacité des transactions du réseau principal L1. Certains interprètent Beam Chain comme Ethereum 3.0, ce qui est une mauvaise interprétation, car Beam Chain ne résout que les problèmes de la couche de consensus, sans modifier la couche de données (comme le canal blob) ou la couche d’exécution (comme la machine virtuelle Ethereum, EVM).

Les cinq principales transformations de Beam Chain sont les suivantes :

1. Confirmation des blocs plus rapide : activation d’un temps de slot de 4 secondes et d’une finalité à slot unique

2. Sans sacrifier la décentralisation : maintien ou amélioration des garanties actuelles de décentralisation

3. Réduction du seuil de staking : faire passer le staking ETH de 32 ETH à seulement 1 ETH

4. Protection des utilisateurs ordinaires : élimination du MEV basé sur la réorganisation des blocs

5. Orienté vers l’avenir : rendre le réseau Ethereum résistant aux attaques quantiques

Approche et principes de la mise à niveau de Beam Chain

1. Augmentation de la production de blocs

Débit plus élevé : Beam Chain augmentera la production de blocs à trois fois le niveau actuel, afin d’améliorer la capacité de traitement des transactions d’Ethereum.

Résistance à la censure : l’introduction de FOCIL (Fork Choice Inclusion List) renforce la résistance à la censure, garantissant que les transactions ne peuvent pas être facilement exclues par des acteurs malveillants.

Vente aux enchères d’exécution & isolation des validateurs : les validateurs utiliseront des ventes aux enchères d’exécution pour s’isoler, assurant ainsi de meilleures performances et une plus grande décentralisation, tout en protégeant davantage d’utilisateurs contre les attaques MEV.

Finalité plus rapide : Ethereum bénéficiera d’une finalité à slot unique et d’un temps de bloc de 4 secondes, permettant une confirmation plus rapide des transactions et une efficacité accrue du réseau.

Fait intéressant, les exchanges n’auront plus à attendre 1/32, 2/32, 3/32… de confirmations de blocs, car à l’avenir une seule confirmation de bloc suffira.

2. Amélioration du staking

Amélioration du modèle d’émission : modification du modèle de récompense des validateurs, permettant d’obtenir davantage de retours sur le staking.

Réduction des exigences de staking : un validateur indépendant n’aura besoin de miser que 1 ETH, bien en dessous du seuil actuel de 32 ETH, rendant le staking indépendant plus simple et plus répandu.

Nous pensons que pour permettre à Ethereum d’accueillir plus de nœuds dans le consensus tout en augmentant la vitesse, sans trop modifier les exigences matérielles, et pour briser le trilemme du staking, il faut vraiment remercier la technologie ZK, qui place Ethereum largement en avance sur l’industrie.

3. Renforcement de la sécurité

Cryptographie post-quantique : Ethereum mettra en œuvre une cryptographie résistante aux attaques quantiques afin de protéger le réseau contre la menace des ordinateurs quantiques, franchissant ainsi la première étape vers une blockchain grand public résistante aux attaques quantiques.

Intégration de zkSNARK et zkVM : les preuves à connaissance nulle (ZKP) seront intégrées à Ethereum via zkSNARK et zkVM, afin d’améliorer encore la confidentialité, l’évolutivité et la sécurité.

SNARKification de la blockchain : Ethereum utilisera RISC-V pour SNARKifier la blockchain, ce processus améliorant l’efficacité et l’évolutivité de la génération de preuves. Les SNARK sont une forme compacte de preuve à connaissance nulle, permettant à une partie de prouver qu’elle détient une information sans la révéler ni exiger d’interaction entre le prouveur et le vérificateur.

En résumé, on peut dire : rendre toute la chaîne Ethereum directement ZK.

Renforcement de l’aléa : Ethereum introduira également une forte aléa pour garantir l’équité dans des processus clés du réseau comme la sélection des validateurs.

Réduction du risque MEV : une meilleure résistance à la censure permettra de minimiser la prolifération de robots d’attaque sandwich et autres.

4. Principe de fonctionnement

Depuis la conception de la couche de consensus actuelle d’Ethereum (Beacon Chain), les cryptographes ont fait d’énormes progrès dans le domaine des SNARK. En SNARKifiant la fonction de transition d’état d’Ethereum (c’est-à-dire l’ensemble des messages de changement d’état intégrés par les validateurs pour maintenir une vision correcte de la blockchain), on peut obtenir un temps de slot de 4 secondes et une finalité à slot unique.

D’une part, la réduction du temps de production et de finalité des blocs peut réduire le temps d’attente et avoir un impact positif sur l’expérience des transactions L1 sur Ethereum ;

D’autre part, cela peut également éliminer la valeur potentielle extraite des transactions via des stratégies de réorganisation de blocs à distance, et réduire la dette technique de la couche de consensus.

De plus, la SNARKification rendra le réseau Ethereum résistant aux attaques quantiques, une fonctionnalité indispensable pour les blockchains du futur.

Beam Chain fera progresser la mise à niveau d’Ethereum dans les domaines suivants :

Sharding pour accélérer le traitement : Ethereum Beam Chain utilisera la technologie du sharding, divisant les données en parties plus petites (shards) pour traiter plusieurs transactions simultanément. Cela réduira les goulets d’étranglement et accélérera les temps de transaction.

Sécurité résistante à l’informatique quantique : Ethereum utilisera des technologies cryptographiques de pointe pour garantir que même les futurs superordinateurs quantiques ne pourront pas compromettre la sécurité du réseau.

Intégration à la feuille de route d’Ethereum : Beam Chain n’est pas un réseau indépendant, mais une étape intégrée à la feuille de route d’Ethereum pour les 5 prochaines années visant à étendre et renforcer la sécurité.

5. Importance majeure

Pour la capacité d’Ethereum à traiter un nombre croissant d’applications décentralisées, Beam Chain est crucial — il peut améliorer l’évolutivité d’Ethereum, réduire les coûts de transaction et renforcer la sécurité globale, permettant au réseau de soutenir davantage d’utilisateurs et d’applications complexes au fil du temps.

Un autre avantage majeur des preuves basées sur SNARK est qu’elles permettent aux stakers ordinaires équipés de matériel standard de bénéficier de ces avantages de performance. Lorsque le seuil de staking passe de 32 ETH à 1 ETH, la décentralisation du groupe de stakers Ethereum s’améliorera à mesure que les performances du réseau augmenteront.

En particulier, la baisse du seuil, combinée à certains équipements matériels comme l’eNode d’Ebunker, permettra aux dispositifs de validation domestiques de se répandre dans de nombreux foyers, maintenant ainsi Ethereum comme la blockchain publique la plus décentralisée et avec le plus grand nombre de nœuds au monde.

Bien que la vision de Beam Chain ne transformera pas immédiatement Ethereum ni ne modifiera radicalement sa feuille de route à long terme, son adoption changera l’ordre de priorité du développement de la feuille de route, accélérant le développement de certains composants (par exemple, la feuille de route actuelle prévoit certaines mises à niveau importantes pour 2029, mais Beam Chain pourrait accélérer leur arrivée).

Si Beam Chain obtient suffisamment de soutien de la communauté, les développeurs pourront commencer à rédiger les spécifications l’année prochaine, puis le code de production sera écrit par les équipes clientes en 2026, testé en 2027, et enfin déployé en toute sécurité sur le réseau principal Ethereum. Bien que la mise en œuvre de Beam Chain semble encore lointaine, ces redondances de sécurité sont essentielles pour un logiciel open source développé de manière décentralisée.

En résumé, Beam Chain, via la voie ZK, résout d’un coup la « dette technique » accumulée, et ces améliorations devraient considérablement améliorer les fonctionnalités L1 d’Ethereum tout en préservant sa « décentralisation de classe mondiale ».

Dans le même temps, les solutions à long terme introduites par la résistance quantique placent la couche de consensus d’Ethereum en « mode maintenance », garantissant qu’Ethereum reste sûr, efficace et adaptable pour les décennies à venir, permettant ainsi l’innovation future sans refonte disruptive.

Ethereum continue de planifier à long terme avec persévérance, ce qui est une nouvelle enthousiasmante pour la blockchain et l’ensemble de l’industrie, et cela nous permet de rester optimistes quant à Ethereum, même dans le marché dynamique actuel.