Beam Chain: Следующее поколение обновления Эфира

Конференция Devcon 2024 успешно завершилась в Бангкоке, собрав множество участников экосистемы Ethereum. На мероприятии различные инновационные идеи и передовые тенденции вызвали горячие обсуждения в глобальном Web3-сообществе.

В частности, концепция "Ethereum 3.0", предложенная исследователем Фонда Эфира Джастином Дрейком, особенно привлекает внимание. Это обновление уровня консенсуса, известное как Beam Chain, направлено на снижение вычислительных и коммуникационных затрат валидаторов с помощью технологии нулевых знаний, что, в свою очередь, должно снизить порог участия и привлечь больше валидаторов в сеть. Это не только обещает повысить безопасность сети, но и уменьшить вычислительные избыточности, улучшая общую эффективность. В то же время, Дрейк надеется воспользоваться этой возможностью, чтобы решить исторические технические долги в цепи Beacon и подготовиться к потенциальным угрозам квантовых вычислений в будущем.

Предложение Beam Chain совпадает с ранее описанным Виталиком Бутериным маршрутом The Verge. В маршруте The Verge содержится план по Snark-трансформации Ethereum, охватывающий уровень консенсуса и уровень исполнения. Виталик недавно также признал, что преобразование уровня консенсуса является значительной задачей, требующей постоянного размышления и оптимизации.

Beam Chain в основном сосредоточен на преобразовании уровня консенсуса. Этот процесс не требует полного переоснащения всех частей, а вместо этого включает в себя «Snark»-преобразование основных функций состояния. Конкретно это включает три функции состояния: per-slot, per-block и per-epoch, включая выполнение алгоритма консенсуса, предложение блоков, верификацию результатов слоя исполнения, верификацию корня дерева Меркла, верификацию/агрегацию подписей консенсуса, вычисление хешей и операции, связанные со ставками и т.д. Следует отметить, что Ethereum, продвигая Snark, все же придерживается принципов децентрализации и разнообразия, позволяя предложителям самостоятельно выбирать ZK алгоритмы и протоколы.

Основная задача реализации концепции Beam Chain заключается в повышении эффективности доказательства, цель состоит в том, чтобы сократить текущее время доказательства, которое занимает десятки или даже сотни секунд, до секундного уровня. Для этого в отрасли исследуются методы ускорения с использованием ASIC, с надеждой завершить весь процесс от генерации доказательства до его подтверждения на уровне чипа, чтобы в течение ближайших нескольких лет увеличить скорость генерации доказательства более чем в десять раз и достичь реального времени доказательства.

В настоящее время несколько исследовательских команд активно продвигают оптимизацию производительности и расширение применения технологий нулевого знания. Некоторые организации используют аппаратные платформы, такие как GPU, FPGA и ASIC, для ускорения ZK-доказательств, охватывающих различные ZK-системы, при этом некоторые ключевые операторы уже достигли ускорения более чем в сто раз. В то же время в области сочетания ИИ и ZK также достигнуты значительные успехи, такие как сокращение времени генерации первого токена zkLLM с 4 часов до примерно 18 минут.

Кроме того, для противодействия потенциальной угрозе квантовых вычислений некоторые команды разработали библиотеки криптографических алгоритмов, поддерживающих несколько стандартов NIST для постквантовых алгоритмов, и, оптимизировав процессы консенсуса и чтения из памяти, смогли достичь TPS квантово-устойчивых блокчейнов на уровне около 50% от оригинальной цепи.

С продвижением предложения Beam Chain виртуальная машина на основе доказательства с нулевым разглашением, вероятно, будет играть более важную роль в экосистеме Ethereum. Внедряя доказательства SNARK и постквантовую криптографию, в сочетании с более низким порогом стейкинга и более быстрым временем подтверждения блоков, Beam Chain, вероятно, принесет Ethereum более сильные децентрализованные характеристики и более высокую производительность. Это развитие будет дополнять усилия по Snark-изации на уровне исполнения, совместно продвигая Ethereum в сторону более эффективного и безопасного направления.