Beam Chain: Ethereum yeni çağın şafağı

Yeni sona eren 2024 Devcon konferansı Bangkok'ta düzenlendi ve Ethereum ekosisteminin geniş ilgisini çekti. Konferansta duyurulan bir dizi en son gelişme ve güncelleme, küresel Web3 sektörüne yeni bir canlılık kattı.

En dikkat çekici olanı, Ethereum Vakfı araştırmacısı Justin Drake tarafından önerilen konsensüs katmanı yükseltme planı Beam Chain'dir. Topluluk tarafından "Ethereum 3.0" olarak adlandırılan bu plan, sıfır bilgi kanıtı teknolojisi aracılığıyla doğrulayıcıların hesaplama ve iletişim yükünü azaltmayı ve böylece doğrulayıcı olma eşiğini düşürmeyi amaçlamaktadır. Bu, ağın güvenliğini artırarak daha fazla doğrulayıcının ağa katılmasına yardımcı olacak, gereksiz hesaplamaları azaltacak ve ağın genel verimliliğini artıracaktır. Ayrıca, bu öneri, Beacon zincirinde tarihsel nedenlerden ötürü kalan teknik borçları çözmeyi ve gelecekte ortaya çıkabilecek kuantum güvenlik taleplerine hazırlıklı olmayı da hedeflemektedir.

Bu öneri, Vitalik'in daha önce sunduğu The Verge yol haritasındaki Ethereum Snarklaştırma (SNARKification) çalışmasıyla örtüşmektedir. Snarklaştırma, konsensüs katmanının ve uygulama katmanının sıfır bilgi kanıtı dönüşümünü içerir. Vitalik, en son yorumunda, konsensüs katmanının dönüşümünün zorlu bir iş olduğunu ve sonraki geliştirmelerde sürekli olarak optimize edilmesi gerektiğini kabul etmiştir. Beam Chain'in önerisi, Vitalik'in konsensüs katmanını nasıl Snarklaştıracağına dair somut bir yanıt olarak görülebilir.

Beam Chain, konsensüs katmanının dönüşümüne odaklanmaktadır. Konsensüs katmanını Snarklaştırmak, tüm parçaların dönüştürülmesi anlamına gelmez, ancak esas olarak blok zincirinin çekirdeği olan durum geçiş fonksiyonuna (State Transition Function) yönelik bir çalışmadır. Konsensüs katmanı için durum geçiş fonksiyonu esas olarak per-slot geçiş fonksiyonu, per-block geçiş fonksiyonu ve per-epoch geçiş fonksiyonunu içermektedir. Bu fonksiyonlar, konsensüs algoritmasının ve Staking mantığının yürütülmesi, blok önerisi, yürütme katmanı sonuçlarının doğruluğunun doğrulanması, Merkle Tree Root doğrulaması, konsensüs imzasının doğrulanması/aggregasyonu, hash fonksiyonu hesaplaması ve hesap depolama durumuna erişim ile ilgili stake etme ve geri çekme işlemlerini kapsamaktadır.

Dikkate değer olan, konsensüs katmanının Snarklaştırılması sürecinde, Ethereum'un merkeziyetsizlik ve çeşitliliği birincil hedef olarak görmeye devam etmesidir. Bu nedenle, belirli bir ZK algoritması ve protokolünün kullanılması zorunlu kılınmayacak, bunun yerine önerenlerin kendi seçimlerine bırakılacaktır.

Beam Chain tasarımının temel zorluğu, şu anda onlarca hatta yüzlerce saniye süren kanıt süresini saniye seviyesine indirmekten geçiyor. Bu performans darboğazını aşmak için, topluluk ASIC hızlandırma yöntemlerini kullanmayı araştırıyor ve umuyor ki, çip üzerinde sıfır bilgi kanıtı sanal makinesinin kanıt üretiminden kanıta kadar olan tüm sürecini tamamlayarak önümüzdeki birkaç yıl içinde kanıt üretim süresini on kat artırarak gerçek zamanlı kanıt (Realtime Proving) sağlamayı başaracak.

Bazı araştırma kuruluşları, GPU, FPGA, ASIC gibi donanım platformlarını kullanarak ZK kanıtlarını hızlandırmada önemli ilerlemeler kaydetmişlerdir. Örneğin, Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2 ve Plonky2 gibi çeşitli ZK sistemlerinin hızlandırılması için bazı temel operatörler yüz katın üzerinde hız artışına ulaşmıştır.

Ayrıca, AI+ZK alanındaki büyük modellerin doğrulanabilir hesaplamasında, kendi tasarladıkları matris çarpma Folding, Sumcheck protokolünün GPU+CPU işbirliği optimizasyonu, elips eğrisi verimli uygulanması gibi teknolojiler aracılığıyla, bazı uygulamalar zkLLM'nin ilk token oluşturma süresini 4 saatten yaklaşık 18 dakikaya kadar kısaltmayı başardı.

Kuantum bilgisayarlarının potansiyel tehditleriyle karşı karşıya kalan sektör, pascal kuantum kriptografi çözümleri üzerinde aktif olarak araştırmalar yapmaktadır. Örneğin, OpenSSL tabanlı yeniden yapılandırılmış pascal kuantum versiyonu kripto kütüphanesi, birden fazla NIST standart pascal kuantum algoritmasını desteklemektedir. Aynı zamanda, pascal kuantum imzalarının ECDSA'ya göre depolama alanındaki 40 kat daha fazla genişleme sorununa yönelik olarak, konsensüs süreçlerinin optimize edilmesi ve düşük gecikmeli bellek okuma ile, kuantuma dayanıklı blok zincirinin TPS'sinin orijinal zincirin yaklaşık %50'sine ulaşması sağlanmıştır.

Beam Chain'in önerilmesi, konsensüs katmanının Snarklaşması için yeni bir yön açtı. Bu fikrin derinleşmesiyle birlikte, topluluğun konsensüs katmanının dönüşümü hakkında daha fazla yenilikçi fikir geliştirmesi bekleniyor. Konsensüs katmanı ve yürütme katmanının Snarklaşması birlikte ilerleyecek ve Ethereum'un Snarklaşmasının nihai bulmacasını tamamlayarak Ethereum'un ölçeklenebilirliği ve merkeziyetsizliğine önemli katkılarda bulunacaktır.

Gelecekte, sıfır bilgi kanıtı teknolojisine dayalı sanal makinelerin Ethereum ekosisteminde merkezi bir rol oynaması bekleniyor. SNARK kanıtları ve sonrası kuantum kriptografi ile daha düşük stake eşiği ve daha hızlı blok onay sürelerinin birleştirilmesiyle, Beam Chain, Ethereum'a daha güçlü bir merkeziyetsizlik ve daha yüksek performans kazandırarak Ethereum'un gelişiminde yeni bir çağ başlatacak.