Beam Chain: Nâng cấp thế hệ tiếp theo của Ethereum

Hội nghị Devcon năm 2024 đã kết thúc tốt đẹp tại Bangkok, thu hút nhiều người tham gia từ hệ sinh thái Ethereum. Tại hội nghị, nhiều ý tưởng đổi mới và xu hướng tiên phong đã gây ra những cuộc thảo luận sôi nổi trong cộng đồng Web3 toàn cầu.

Trong đó, khái niệm "Ethereum 3.0" do nghiên cứu viên Justin Drake của Quỹ Ethereum đưa ra đặc biệt thu hút sự chú ý. Giải pháp nâng cấp lớp đồng thuận được gọi là Beam Chain này nhằm giảm chi phí tính toán và truyền thông cho các xác thực viên thông qua công nghệ chứng minh không kiến thức, từ đó hạ thấp ngưỡng tham gia và thu hút nhiều xác thực viên hơn tham gia vào mạng. Điều này không chỉ hứa hẹn nâng cao tính bảo mật của mạng mà còn giảm thiểu sự dư thừa tính toán, cải thiện hiệu suất tổng thể. Đồng thời, Drake hy vọng tận dụng cơ hội này để giải quyết các khoản nợ kỹ thuật lịch sử trong Beacon Chain và chuẩn bị cho những mối đe dọa tính toán lượng tử có thể xảy ra trong tương lai.

Sự ra mắt của Beam Chain phù hợp với lộ trình The Verge mà Vitalik Buterin đã mô tả trước đó. Lộ trình The Verge bao gồm kế hoạch chuyển đổi Ethereum thành Snark, bao gồm cả lớp đồng thuận và lớp thực thi. Gần đây, Vitalik cũng thừa nhận rằng việc cải cách lớp đồng thuận là một thách thức lớn, cần sự suy nghĩ và tối ưu hóa liên tục.

Beam Chain chủ yếu tập trung vào việc cải cách lớp đồng thuận. Quá trình này không cần phải tái cấu trúc hoàn toàn tất cả các phần, mà chỉ cần chuyển đổi chức năng trạng thái cốt lõi thành Snark. Cụ thể, điều này liên quan đến ba chức năng chuyển đổi trạng thái per-slot, per-block và per-epoch, bao gồm thực hiện thuật toán đồng thuận, đề xuất khối, xác minh kết quả thực thi, xác minh gốc Merkle, xác minh/tổng hợp chữ ký đồng thuận, tính toán băm và các hoạt động liên quan đến staking. Đáng chú ý là Ethereum trong khi thúc đẩy Snark hóa vẫn kiên định với nguyên tắc phi tập trung và đa dạng, cho phép người đề xuất tự do lựa chọn thuật toán ZK và giao thức.

Thách thức cốt lõi trong việc hiện thực hóa ý tưởng Beam Chain là nâng cao hiệu quả chứng minh, mục tiêu là giảm thời gian chứng minh hiện tại cần hàng chục thậm chí hàng trăm giây xuống còn cấp giây. Để làm được điều này, ngành công nghiệp đang khám phá việc sử dụng phương pháp tăng tốc ASIC, hy vọng hoàn thành toàn bộ quy trình từ tạo chứng cứ đến chứng minh ở cấp độ chip, với kỳ vọng trong vài năm tới sẽ nâng cao thời gian tạo chứng minh gấp mười lần, đạt được chứng minh thời gian thực.

Hiện tại, nhiều nhóm nghiên cứu đang tích cực thúc đẩy việc tối ưu hóa hiệu suất và mở rộng ứng dụng của công nghệ chứng minh không kiến thức. Có tổ chức tận dụng các nền tảng phần cứng như GPU, FPGA và ASIC để tăng tốc chứng minh ZK, bao gồm nhiều hệ thống ZK khác nhau, một số toán tử cốt lõi đã đạt được tỷ lệ tăng tốc trên 100 lần. Đồng thời, trong lĩnh vực kết hợp AI và ZK, cũng đã đạt được tiến bộ đáng kể, chẳng hạn như giảm thời gian tạo token đầu tiên của zkLLM từ 4 giờ xuống khoảng 18 phút.

Ngoài ra, để đối phó với mối đe dọa tiềm tàng từ tính toán lượng tử, một số đội ngũ đã phát triển các thư viện mã hóa hỗ trợ nhiều thuật toán hậu lượng tử theo tiêu chuẩn NIST, và thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và đọc bộ nhớ, tốc độ giao dịch của blockchain chống lượng tử có thể đạt khoảng 50% so với chuỗi gốc.

Với sự tiến triển của đề xuất Beam Chain, máy ảo dựa trên chứng minh không biết có khả năng đóng vai trò quan trọng hơn trong hệ sinh thái Ethereum. Bằng cách giới thiệu chứng minh SNARK và mật mã hậu lượng tử, kết hợp với ngưỡng đặt cược thấp hơn và thời gian xác nhận khối nhanh hơn, Beam Chain có khả năng mang lại đặc tính phi tập trung mạnh mẽ hơn và hiệu suất cao hơn cho Ethereum. Sự phát triển này sẽ hỗ trợ lẫn nhau với nỗ lực Snark hóa của tầng thực thi, cùng nhau thúc đẩy Ethereum tiến tới hướng hiệu quả hơn và an toàn hơn.