Ethereum на шляху до 2029 року: подорож до швидших слотів і стійкості до квантових комп'ютерів з 4-значною стійкістю

З початку 2025 року спільнота Ethereum обговорює амбіційну довгострокову стратегію зміни основ протоколу. Віталік Бутерін, через низку глибоких дискусій, окреслив, як буде розвиватися рівень один Ethereum до 2029 року, з основною увагою на три виміри: швидкість обробки блоків, швидкість підтвердження транзакцій і стійкість до 4-значних квантових атак, які можуть загрожувати сучасній криптографії. Ця візія не лише про підвищення продуктивності, а й про переробку основ Ethereum, щоб залишатися актуальним у епосі пост-квантових технологій.

Трансформативна візія для базового рівня Ethereum

У заяві про план, опублікованій через платформу X, Віталік Бутерін посилається на важливий документ під назвою “strawmap” — термін, що поєднує “strawman” і “roadmap”. Цей документ, розроблений дослідником Фонду Ethereum Джастіном Дрейком у співпраці з командою дослідників, відображає, що вважається найважливішим покращенням для базового протоколу в наступне десятиліття.

Strawmap орієнтований на технічну аудиторію, включаючи дослідників, розробників протоколів і учасників управління. Це не обіцянка, а рамкова структура для обговорення та подальших досліджень. Запропонована хронологія охоплює період від сьогодні до кінця десятиліття, з передбаченням приблизно одного значного оновлення кожні шість місяців, кожне з яких назване за космічною тематикою, що стало традицією Ethereum.

Існує п’ять “зірок полярності”, що керують цими оновленнями. По-перше, слот і фіналізація, виміряні в секундах (а не в хвилинах). По-друге, ціль “гіга” з підтримкою L1 на рівні 1 гігаоперації в секунду через zkEVM і підтвердження в реальному часі. По-третє, L2 “тера” з обробкою даних до 1 гігабайта в секунду. По-четверте, захист від 4-значних квантових атак за допомогою пост-квантової криптографії. По-п’яте, вбудована приватність на рівні протоколу для передачі ETH та інших активів.

Strawmap: більше ніж просто дорожня карта

Strawmap — це не офіційна команда Ethereum Foundation або затверджене управлінське рішення. Це інструмент координації — спосіб зібрати спільноту для обговорення логічного напрямку довгострокового розвитку. За словами Джастіна Дрейка, цей документ створений для відкриття дискусій між розробниками і дослідниками щодо пріоритетів і порядку реалізації.

Цікаво, що strawmap застосовує гнучкий поетапний підхід. Він не нав’язує один конкретний шлях, а пропонує кілька сценаріїв, які можна коригувати залежно від прогресу досліджень, безпеки та рішень спільноти. Це відображає філософію Ethereum у прийнятті рішень: великі зміни мають супроводжуватися широкими обговореннями і технічними доказами.

Зменшення тривалості слотів без шкоди безпеці

Зараз кожен слот Ethereum триває 12 секунд. У рамках strawmap Бутерін пропонує поступове зменшення за формулою “sqrt(2)” — тобто, зменшення етапами з 12 до 8 секунд, потім до 6, 4, 3 і, можливо, до 2 секунд. Кожен крок залежатиме від глибоких досліджень і підтвердження безпеки.

Постає очевидне питання: як можна зменшити тривалість слотів без шкоди для безпеки мережі? Відповідь криється у значному технічному покращенні — використанні кодування з стиранням (erasure coding) для поширення блоків.

У поточній системі кожен повний вузол отримує весь блок від інших учасників. Це спрощує процес, але обмежує швидкість поширення. У запропонованій моделі один блок можна розділити на частини — наприклад, вісім фрагментів, з яких будь-чотири можуть відновити повний блок. Такий підхід зберігає повну надмірність, зменшує пропускну здатність і усуває затримки для повільних вузлів.

Внутрішній аналіз показує, що ця архітектура може значно зменшити 95-й перцентиль часу поширення блоку, що робить коротші слоти можливими без підвищення ризиків безпеки. Звісно, складність протоколу зросте, і це потребуватиме ретельних досліджень.

Майбутнє: від 16 хвилин до кількох секунд

Якщо слот — це ритм обчислення блоку, то фіналізація — це остаточний штамп, що каже: “Цю операцію вже підтверджено і її не можна змінити.” Сьогодні в Ethereum середній час фіналізації — 16 хвилин. Це час, необхідний протоколу Gasper для підтвердження блоку з високою впевненістю, що його не можна скасувати.

Strawmap пропонує інший підхід: розділити слот і механізм фіналізації, застосовуючи алгоритм толерантності до віртуозних збоїв (Byzantine fault tolerance) з одним раундом, відомий як варіант Minimint. У цьому сценарії фіналізація може відбуватися за 6–16 секунд — більш ніж у 50 разів швидше.

Бутерін визнає, що швидка фіналізація складніша для формулювання, ніж швидкий слот. Можливо, протокол фіналізації буде простішим за Gasper, але перехідний шлях складний і повний викликів безпеки. Початковий сценарій — з 16 хвилин сьогодні до менше ніж однієї хвилини, а потім до однозначних секунд у рамках Minimint із більш агресивними параметрами.

Пост-квантова криптографія та STARK

З розгортанням цих оновлень масштабніше, найглибші зміни, ймовірно, будуть пов’язані з повною криптографічною модернізацією. Це включає перехід на пост-квантові підписі на основі хешів — для захисту від 4-значних квантових атак — та впровадження функцій хешування, дружніх до STARK, для більш ефективних доказів нульової знання.

Розробники досліджують кілька варіантів оптимальних хеш-функцій STARK. Poseidon2 викликає занепокоєння через потребу більшої кількості раундів або повернення до Poseidon1, або використання стандартних хешів, таких як BLAKE3. Дослідження тривають, і поки що не визначено остаточно, що обрати.

Важливий висновок: стійкість до 4-значних квантових атак на рівні обробки слотів може бути досягнута раніше, ніж захист на рівні фіналізації. Це означає, що при появі потужних квантових комп’ютерів гарантії фіналізації можуть бути під загрозою, тоді як ланцюг продовжить функціонувати. Це вимагає ретельного планування.

Багатошарові зміни без порушення роботи

Бутерін описує цей процес трансформації як “кількість Тесея” — поступову заміну компонентів, коли з часом жоден з початкових елементів не залишиться, але сутність залишиться тією ж. У контексті Ethereum це означає поступове оновлення структури слотів, механізмів фіналізації і алгоритмів консенсусу, при цьому мережа продовжує працювати без перерв.

Кожне оновлення планується зробити максимально сумісним із попередніми, щоб забезпечити поетапне впровадження. Віталік підкреслює: “Очікуйте поступове зменшення часу слотів і часу фіналізації,” що вказує на чіткий напрямок, хоча шлях ще доопрацьовується.

Наслідки та застереження щодо реалізації

Хоча ця візія надихає, є кілька застережень. По-перше, складність протоколу суттєво зросте. Кожне зменшення слоту потребує глибоких досліджень безпеки і широкого тестування. По-друге, ці зміни вплинуть на простоту використання легких клієнтів і гаманців, можливо, вимагаючи масштабних оновлень.

По-третє, строки реалізації не є жорсткими. Бутерін визнає, що останній крок до 2 секунд залежить від “інтенсивних досліджень,” і його досягнення може затягнутися понад 2029 рік або й взагалі залишитися нереалізованим за поточними параметрами.

По-четверте, стійкість до 4-значних квантових атак, навіть у дорожній карті, є дуже складною технічною задачею. Перехід на підписі на основі хешів можливий, але вплив на розмір транзакцій, швидкість підтверджень і безпеку ще вивчається.

Висновок: обіцянка майбутнього

Strawmap Ethereum — це не беззаперечна обіцянка, а технічний маніфест — пропозиція щодо того, як має розвиватися основа Ethereum у відповідь на виклики і можливості майбутнього. Він демонструє, що спільнота Ethereum зацікавлена не лише у короткостроковому зростанні, а й у довгостроковій стійкості.

Чи досягне Ethereum слотів у 2 секунди і однозначної фіналізації наприкінці десятиліття — залежить від успішних досліджень, мудрих управлінських рішень і ретельної реалізації. Але напрямок вже визначено: швидший ланцюг, майже миттєва фіналізація і криптографія, готова до епохи 4-значних квантових обчислень і далі.

Для розробників, дослідників і учасників управління цей strawmap — заклик формувати майбутнє Ethereum обережно і з повною обізнаністю про майбутні виклики.