Beam Chain：Следующий шаг инноваций Ethereum

Недавно завершившаяся конференция Devcon 2024 в Бангкоке привлекла широкое внимание, представители различных сторон экосистемы Эфир собрались вместе, чтобы обсудить последние достижения и будущие направления. В ходе конференции несколько важных проектов представили свои последние обновления, что принесло новые идеи и возможности для развития в глобальной сфере Web3.

В частности, концепция "Ethereum 3.0", предложенная исследователем фонда Эфира Джастином Дрейком, особенно привлекает внимание. Это предложение по обновлению уровня консенсуса, известное как Beam Chain, направлено на уменьшение вычислительной и коммуникационной нагрузки на валидаторов с помощью технологии нулевых знаний, что снижает барьер для становления валидатором. Это не только помогает привлечь больше валидаторов в сеть, повышая безопасность, но и снижает вычислительные избыточности, улучшая общую эффективность сети. Кроме того, Дрейк надеется использовать эту возможность для решения исторического технического долга Beacon Chain и подготовки к потенциальным угрозам квантовых вычислений в будущем.

Это предложение совпадает с замыслом о Snark-изации Эфира, который ранее выдвинул Виталик в своем дорожной карте The Verge. В своей последней интерпретации Виталик признал, что преобразование слоя консенсуса является сложной задачей, требующей постоянной оптимизации в будущем. Предложение Beam Chain можно рассматривать как конкретный ответ на то, как реализовать Snark-изацию слоя консенсуса.

Beam Chain в основном сосредоточен на преобразовании уровня консенсуса. Конкретно это связано с преобразованием функции состояния в Snark, включая функции состояния для каждого временного слота, каждого блока и каждого эпохи. Эти функции охватывают выполнение алгоритма консенсуса и логику стейкинга, предложение блоков, проверку результатов уровня исполнения, проверку корня дерева Меркла, проверку и агрегацию подписей консенсуса, вычисление хешей, а также операции стейкинга и выкупа, связанные с доступом к состоянию хранилища аккаунтов. Стоит отметить, что Ethereum, продвигаясь к Snark'ам уровня консенсуса, по-прежнему ставит децентрализацию и разнообразие в качестве первоочередной цели, поэтому не будет жестко требовать использования конкретных алгоритмов и протоколов нулевого знания, а оставляет выбор за предложителями.

Основная задача реализации концепции Beam Chain заключается в том, как значительно повысить эффективность доказательства, сократив время доказательства, которое в настоящее время составляет десятки, а то и сотни секунд, до уровня секунд. Джастин на недавней конференции предложил идею использования методов ускорения ASIC, рекомендуя завершить весь процесс от генерации доказательства до доказательства на специализированных чипах, чтобы в течение следующих нескольких лет увеличить время генерации доказательства более чем в десять раз и достичь настоящего реального времени доказательства.

Несколько исследовательских команд активно работают над оптимизацией производительности и расширением применения технологии нулевых знаний. Например, некоторые команды стремятся использовать аппаратные платформы, такие как GPU, FPGA и ASIC, для ускорения процесса ZK-доказательства, что уже привело к значительному улучшению производительности в различных ZK-системах. В то же время в направлении AI+ZK некоторые команды также достигли прорывных успехов в области проверяемых вычислений больших моделей, что значительно сократило время генерации доказательств.

Кроме того, в условиях потенциальной угрозы со стороны квантовых вычислений некоторые команды уже начали исследовать применение постквантовой криптографии в блокчейне и, оптимизируя процесс консенсуса и обеспечивая низкую задержку чтения из памяти, стараются сохранить обработку транзакций в сети на максимально возможном уровне при обеспечении безопасности.

С предложением Beam Chain ожидается, что это привлечет больше исследователей к преобразованию слоя консенсуса, что вызовет больше инновационных идей. Совместное продвижение Snark-изации слоя консенсуса и слоя выполнения приведет к значительным прорывам в масштабируемости и децентрализации Ethereum. Виртуальная машина на основе технологии нулевых знаний, вероятно, сыграет ключевую роль в экосистеме Ethereum. Внедряя доказательства SNARK и постквантовую криптографию, в сочетании с более низким порогом для стейкинга и более быстрым временем подтверждения блоков, Beam Chain, вероятно, обеспечит Ethereum более сильными характеристиками децентрализации и более высокой производительностью.