Beam Chain: Наступне покоління оновлення Ethereum

Конференція Devcon 2024 успішно завершилася в Бангкоку, залучивши безліч учасників екосистеми Ethereum. Під час заходу різноманітні інноваційні ідеї та передові тенденції викликали жваве обговорення у глобальній сфері Web3.

Серед них особливу увагу привертає концепція "Ethereum 3.0", запропонована дослідником Фонду Ethereum Джастіном Дрейком. Цей план оновлення шару консенсусу, відомий як Beam Chain, має на меті зменшити обчислювальні та комунікаційні витрати для валідаторів за допомогою технології нульових знань, що, в свою чергу, має знизити бар'єри для участі та залучити більше валідаторів до мережі. Це не лише обіцяє підвищити безпеку мережі, але й зменшити обчислювальні надмірності, підвищуючи загальну ефективність. Одночасно Дрейк сподівається скористатися цією можливістю для вирішення історичних технічних боргів у Beacon Chain і підготуватися до потенційних загроз з боку квантових обчислень у майбутньому.

Запровадження Beam Chain збігається з описаною Віталіком Бутеріним дорожньою картою The Verge. У дорожній карті The Verge передбачено план з Snark-реформування Ethereum, що охоплює рівень консенсусу та рівень виконання. Нещодавно Віталік також визнав, що реформування рівня консенсусу є серйозним викликом, що потребує постійного обмірковування та оптимізації.

Beam Chain основну увагу приділяє трансформації рівня консенсусу. Цей процес не вимагає повної реконструкції всіх частин, а скоріше Snark-ування основної функції перетворення стану. Зокрема, це стосується трьох функцій перетворення стану: per-slot, per-block та per-epoch, включаючи виконання алгоритму консенсусу, пропозицію блоків, верифікацію результатів виконання, верифікацію кореня дерева Меркла, верифікацію/агрегацію підписів консенсусу, обчислення хешу та пов'язані з ставками операції тощо. Варто зазначити, що Ethereum, просуваючи Snark-ування, все ще дотримується принципів децентралізації та різноманітності, дозволяючи пропонуючим самостійно обирати ZK-алгоритми та протоколи.

Основним викликом реалізації концепції Beam Chain є підвищення ефективності доказів, метою якого є скорочення часу доказу, який зараз займає десятки або навіть сотні секунд, до секундного рівня. Для цього галузь досліджує використання методів прискорення ASIC, сподіваючись завершити весь процес від генерації доказів до їх підтвердження на рівні чіпів, щоб досягти десятикратного збільшення часу генерації доказів протягом наступних кількох років, реалізуючи реальний час підтвердження.

Наразі кілька дослідницьких груп активно просувають оптимізацію продуктивності технології нульового знання та розширення її застосування. Деякі організації використовують апаратні платформи, такі як GPU, FPGA та ASIC, для прискорення ZK-доказів, охоплюючи різні ZK-системи, а деякі ключові оператори вже досягли більш ніж старазового прискорення. Одночасно в галузі поєднання AI та ZK також досягнуто значних успіхів, наприклад, час генерації першого токена zkLLM було скорочено з 4 годин до приблизно 18 хвилин.

Крім того, для протидії потенційній загрозі квантових обчислень деякі команди розробили бібліотеки криптографії, які підтримують кілька стандартів NIST для постквантових алгоритмів, а також оптимізували процеси консенсусу та зчитування пам'яті, що дозволяє TPS квантово-стійкого блокчейну досягати приблизно 50% від оригінального ланцюга.

З просуванням пропозиції Beam Chain, віртуальна машина на основі нульових знань має надію відігравати більш важливу роль в екосистемі Ethereum. Завдяки впровадженню SNARK-доказів та післяквантової криптографії, у поєднанні з нижчими вимогами до стейкінгу та швидшими часами підтвердження блоків, Beam Chain має надію забезпечити Ethereum більшою децентралізацією та високою продуктивністю. Цей розвиток буде доповнювати зусилля щодо Snark-ізації виконавчого рівня, разом просуваючи Ethereum у напрямку більшої ефективності та безпеки.