Ethereum 3.0: Пропозиція Beam Chain веде новий етап технологічних інновацій

Конференція Devcon 2024 успішно завершилася в Бангкоку, під час якої проекти екосистеми Ethereum зібралися разом, щоб обговорити останні досягнення та майбутні напрямки розвитку, надаючи нову енергію глобальній сфері Web3.

Серед них особливо привертає увагу пропозиція "Ethereum 3.0" від дослідника фонду Ethereum Джастіна Дрейка, що стосується Beam Chain. Ця пропозиція має на меті зменшити обчислювальне та комунікаційне навантаження на верифікаційні вузли за допомогою технології нульових знань, знизити бар'єри для входу верифікаційних вузлів, щоб залучити більше учасників до мережі, підвищити безпеку та оптимізувати загальну ефективність. Дрейк також сподівається скористатися цією можливістю для вирішення історичних технічних боргів у Beacon Chain, а також підготуватися до можливих загроз з боку квантових обчислень у майбутньому.

Пропозиція Beam Chain збігається з дорожньою картою The Verge, яку раніше запропонував співзасновник Ethereum Віталік Бутерін. У дорожній карті The Verge Snark-ізація Ethereum (SNARKification) зазначена як одне з важливих завдань, включаючи перетворення рівня консенсусу та рівня виконання за допомогою нульових знань. Віталік нещодавно визнав, що робота з модернізації рівня консенсусу все ще стикається з викликами, які потрібно буде постійно оптимізувати в подальшій роботі. Пропозиція Beam Chain якраз може розглядатися як відповідь на цей виклик.

Beam Chain в основному зосереджений на модернізації шару консенсусу. Перетворення шару консенсусу в Snark не означає повну модернізацію всіх частин, а лише Snark перетворення основної функції переходу стану (State Transition Function). Щодо шару консенсусу, функція переходу стану в основному включає функцію переходу на кожен часовий інтервал, функцію переходу на кожен блок і функцію переходу на кожну епоху. Ці функції охоплюють виконання алгоритму консенсусу та логіки ставок, пропозицію блоків, верифікацію результатів виконавчого шару, верифікацію кореня дерева Меркла, верифікацію та агрегацію підписів консенсусу, обчислення хешу та операції ставок і викупу, що стосуються доступу до стану зберігання рахунків.

Варто зазначити, що Ethereum, просуваючи процес Snark у консенсусному шарі, все ще ставить децентралізацію та різноманітність в пріоритет. Тому не буде обов'язковим використання конкретних алгоритмів та протоколів ZK, а блок-пропонентам буде дозволено самостійно обирати.

Основна складність реалізації концепції Beam Chain полягає в тому, як підвищити ефективність доказів, зменшивши час, необхідний для доказу з десятків, а то й сотень секунд до секундного рівня. Джастін на ZK Workshop II у вересні цього року запропонував рішення з використанням методів прискорення ASIC, пропонуючи завершити весь процес від генерації доказів до доказу на чіпі в рамках віртуальної машини нульового знання, очікуючи, що протягом наступних кількох років час генерації доказів буде підвищено більше ніж у десять разів, досягнувши реального доказування (Realtime Proving).

Галузь вже досягла значного прогресу у підвищенні продуктивності та розширенні застосування технології нульових знань. Деякі дослідницькі команди зосередилися на прискоренні ZK-доказів за допомогою апаратних платформ, таких як GPU, FPGA, ASIC, охоплюючи різні системи ZK, зокрема, деякі ключові оператори досягли прискорення у понад сто разів. У напрямку AI+ZK також досягнуто проривів в оптимізації перевірки обчислень великих моделей, що суттєво знизило час генерації першого токена.

У відповідь на загрози, які можуть виникнути через квантові комп'ютери, деякі команди також модернізували криптографічні бібліотеки, що підтримують кілька стандартів NIST для постквантових алгоритмів. Завдяки процесу консенсусу та оптимізації швидкочасного зчитування пам'яті, TPS квантово-стійкого блокчейну може досягати приблизно 50% від оригінального ланцюга.

Ці технологічні дослідження вже були застосовані в деяких комерційних рішеннях, таких як апаратно-програмне прискорення операторів, що часто використовуються для нульових доказів, що суттєво підвищило ефективність обчислень.

Протягом тривалого часу спільнота Ethereum зосереджувалася переважно на оптимізації рівня виконання, включаючи підвищення BlockGasLimit і розвиток L2. Snark-формування на рівні виконання вже було виконано в більшості роботи через L2 в дорожній карті, зосередженій на "складанні". Введення Beam Chain відкриває нову главу Snark-формування на рівні консенсусу, що, як очікується, сприятиме більшій увазі спільноти до перетворення рівня консенсусу та викликатиме більше інноваційних ідей.

Можна передбачити, що в міру просування Snark на рівні консенсусу та виконання, план Snark для Ethereum поступово вдосконалиться, що зробить важливий внесок у підвищення масштабованості та рівня децентралізації. Водночас віртуальні машини на основі технології нульових знань відіграватимуть все більш важливу роль в екосистемі Ethereum. Завдяки впровадженню SNARK доказів і постквантової криптографії, у поєднанні з нижчими вимогами до застави та швидшими часами підтвердження блоків, Beam Chain має потенціал принести Ethereum більш сильні характеристики децентралізації та вищу продуктивність.