سلسلة الشعاع: فجر حقبة جديدة ل Ethereum

اختتمت مؤتمرات Devcon 2024 التي عُقدت في بانكوك، والتي جذبت اهتمامًا واسعًا من نظام إثيريوم البيئي. الأنباء والتطورات الأخيرة التي تم الإعلان عنها في المؤتمر قد أضفت حيوية جديدة على صناعة Web3 العالمية.

من بين أبرز ما تم تقديمه هو اقتراح ترقية طبقة الإجماع Beam Chain الذي طرحه باحث مؤسسة إثيريوم جاستين دريك. يهدف هذا المشروع المسمى "إثيريوم 3.0" من قبل المجتمع إلى تقليل عبء الحسابات والاتصالات على المدققين من خلال تقنية الإثبات الصفري، مما يقلل من عتبة الانضمام كمدقق. سيساعد ذلك على جذب المزيد من المدققين للانضمام إلى الشبكة، مما يعزز الأمان، ويقلل من الحسابات الزائدة، ويزيد من كفاءة الشبكة بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، يهدف الاقتراح أيضًا إلى معالجة الديون التقنية المتبقية في سلسلة Beacon بسبب الأسباب التاريخية، والاستعداد لمتطلبات الأمان ضد الكوانتم التي قد تظهر في المستقبل.

هذا الاقتراح يتماشى مع عمل التحويل إلى Snark في خريطة الطريق The Verge التي قدمها فيتاليك سابقًا. يتضمن Snarkification إجراء تحويلات إثبات المعرفة الصفرية على طبقة الإجماع وطبقة التنفيذ. اعترف فيتاليك في أحدث تفسير له أن تحسين طبقة الإجماع هو عمل يتسم بالتحدي، ويتطلب تحسينًا مستمرًا في التطويرات اللاحقة. يمكن اعتبار اقتراح Beam Chain استجابة محددة لفكرة فيتاليك حول كيفية تحويل طبقة الإجماع إلى Snark.

تركز Beam Chain بشكل رئيسي على تحويل طبقة الإجماع. إن تحويل طبقة الإجماع إلى Snark لا يعني تحويل جميع الأجزاء، بل يستهدف بشكل رئيسي جوهر blockchain - دالة التحويل بين الحالات (State Transition Function). بالنسبة لطبقة الإجماع، تشمل دالة التحويل بين الحالات بشكل رئيسي دالة التحويل لكل شريحة (per-slot transition function)، دالة التحويل لكل كتلة (per-block transition function) ودالة التحويل لكل حقبة (per-epoch transition function). تشمل هذه الدوال تنفيذ خوارزمية الإجماع ومنطق Staking، واقتراح الكتل، والتحقق من صحة نتائج طبقة التنفيذ، والتحقق من جذر شجرة Merkle، والتحقق من/تجميع توقيعات الإجماع، وحساب دالة التجزئة، وكذلك العمليات المتعلقة بالوصول إلى حالة تخزين الحسابات مثل الت staking واسترداد الأموال.

من الجدير بالذكر أنه أثناء عملية تحويل طبقة الإجماع إلى Snark، لا تزال إثيريوم تعتبر اللامركزية والتنوع كأهداف رئيسية. لذلك، لن يُطلب بشكل إلزامي استخدام خوارزميات ZK وبروتوكولات محددة، بل يختار المقترحون بأنفسهم.

التحدي الرئيسي في تحقيق فكرة Beam Chain هو كيفية تقليص الوقت المطلوب لإثبات من عشرات بل مئات الثواني إلى ثوانٍ قليلة. لمعالجة هذه العقبة في الأداء، يستكشف المجتمع استخدام طرق تسريع ASIC، على أمل إكمال عملية إثبات المعرفة الصفرية على الرقائق من توليد الأدلة إلى الإثبات بالكامل، بهدف زيادة وقت توليد الإثبات بأكثر من عشرة أضعاف خلال السنوات القليلة المقبلة، وتحقيق إثبات حقيقي في الوقت الحقيقي (Realtime Proving).

لقد حققت بعض المؤسسات البحثية تقدمًا ملحوظًا في تسريع إثباتات ZK باستخدام منصات الأجهزة مثل GPU وFPGA وASIC. على سبيل المثال، تم تحقيق تسريع لعدة أنظمة ZK مثل Polygon ZKEVM Prover وStone Prover وHalo2 وPlonky2، حيث وصلت بعض العمليات الأساسية إلى أكثر من مئة ضعف من نسبة التسريع.

بالإضافة إلى ذلك، في اتجاه الذكاء الاصطناعي + ZK، من خلال تقنيات مثل ضرب المصفوفات المصمم ذاتيًا، وتحسين التعاون بين GPU + CPU لبروتوكول Sumcheck، والتنفيذ الفعال للمنحنيات البيانية، تمكنت بعض التطبيقات من تقليل زمن توليد أول توكن لـ zkLLM من 4 ساعات إلى حوالي 18 دقيقة.

في مواجهة التهديد المحتمل لأجهزة الكمبيوتر الكمومية، تستكشف الصناعة بنشاط حلول التشفير لما بعد الكم. على سبيل المثال، تم دعم مكتبة التشفير المعاد تصميمها بناءً على OpenSSL للعديد من خوارزميات ما بعد الكم القياسية من NIST. في الوقت نفسه، لمعالجة مشكلة تضخم التخزين لتوقيعات ما بعد الكم بأكثر من 40 مرة مقارنة بـ ECDSA، من خلال تحسين عملية الإجماع وقراءة الذاكرة ذات الكمون المنخفض، يمكن أن تصل TPS لسلسلة الكتل المقاومة للكم إلى حوالي 50% من سلسلة الكتل الأصلية.

إن اقتراح Beam Chain قد فتح اتجاهات جديدة لتشفير طبقة الإجماع. مع تعمق هذه الفكرة، من المتوقع أن تحفز المجتمع على تقديم المزيد من الأفكار المبتكرة حول تحويل طبقة الإجماع. إن تقدم التشفير في كل من طبقة الإجماع وطبقة التنفيذ سيساهم في إكمال اللغز النهائي لتشفير إثيريوم، مما سيساهم بشكل كبير في قابلية توسيع إثيريوم ولامركزيتها.

في المستقبل، من المتوقع أن تلعب الآلات الافتراضية المعتمدة على تقنية إثبات المعرفة الصفرية دوراً محورياً في نظام إثيريوم البيئي. من خلال إدخال إثباتات SNARK والتشفير ما بعد الكم، جنباً إلى جنب مع انخفاض عتبات الرهن ووقت تأكيد الكتل الأسرع، ستجلب Beam Chain ل إثيريوم مزيداً من اللامركزية وأداء أعلى، مما يفتح حقبة جديدة في تطوير إثيريوم.