イーサリアム3.0:ビームチェーンの提案がパフォーマンスのブレークスルーをリード

2024年のDevcon大会はバンコクで無事に幕を閉じ、イーサリアムエコシステムの多くのプロジェクトがこの期間に最新の進展と計画を発表し、世界のWeb3業界に一連の新しい視点とトレンドをもたらしました。その中で、「イーサリアム3.0」という提案が特に注目を集めています。

イーサリアム財団の研究者Justin Drakeは、Beam Chainと呼ばれるコンセンサスレイヤーのアップグレードプランを提案しました。このプランの核心的な考え方は、ゼロ知識証明技術を利用してバリデーターの計算および通信負担を軽減し、バリデーターになるためのハードルを下げることです。これにより、より多くのバリデーターがネットワークに参加できるようになり、安全性が向上し、冗長な計算が減少し、全体的なネットワーク効率が向上します。Drakeはまた、この機会を利用してBeaconチェーンの歴史的な技術的負債を解消し、将来発生する可能性のある量子コンピュータの脅威に備えたいと考えています。

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この提案は、Vitalik Buterinが以前に提案したThe Vergeロードマップと一致しています。The Vergeロードマップには、イーサリアムをSnark化改造する計画が含まれており、コンセンサス層と実行層をカバーしています。Vitalikは、コンセンサス層の改造が巨大な課題であり、将来的に継続的な最適化が必要であることを認めています。この観点から、Beam Chainはコンセンサス層のSnark化を実現する方法に対する具体的な応答と見なすことができます。

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Beam Chainは主にコンセンサス層の改造に焦点を当てています。コンセンサス層のSnark化を実現することは、すべての部分を改造することを意味するのではなく、ブロックチェーンの核心である状態遷移関数に主に焦点を当てています。コンセンサス層において、状態遷移関数は各タイムスロット、各ブロック、各エポックの遷移関数を含みます。これらの関数は、コンセンサスアルゴリズムとステーキングロジックの実行、ブロック提案、実行層結果の検証、マークルツリーのルート検証、コンセンサス署名の検証と集約、ハッシュ計算、そしてステーキングおよび償還操作などに関連しています。

注目すべきは、イーサリアムがコンセンサスレイヤーのSnark化を推進する過程で、依然として分散化と多様性を最優先の目標としていることです。したがって、特定のZKアルゴリズムやプロトコルの使用を強制することはなく、提案者に自主的に選択することを許可しています。

Beam Chainの構想を実現する上での核心的な難点は、現在数十秒から百秒以上かかる証明時間を秒単位に大幅に短縮する方法です。JustinはあるセミナーでASICアクセラレーション手法を用いた解決策を提案し、チップ上でゼロ知識証明仮想マシンの全プロセスを完了させることを目指しています。これにより、今後数年以内に証明生成時間を10倍以上に短縮し、リアルタイム証明を実現することが期待されています。

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いくつかの機関はこの分野で顕著な進展を遂げています。例えば、ある機関はGPU、FPGA、ASICなどのハードウェアプラットフォームを利用して、さまざまなZKシステムの加速を行い、一部のコアオペレーターは100倍以上の加速比を達成しました。AI+ZKの方向でも、ある機関は大規模モデルの検証可能な計算で突破口を開き、最初のトークン生成時間を大幅に短縮しました。

さらに、量子コンピュータの潜在的な脅威に対処するために、一部の機関は複数のNIST標準後量子アルゴリズムをサポートする暗号ライブラリを開発し、コンセンサスプロセスとメモリ読み取りを最適化することにより、量子耐性ブロックチェーンのTPSが元のチェーンの約50%に達することを可能にしています。

Beam Chainの提案は、コミュニティが合意層の改造にさらに注目することを間違いなく導き、より多くの革新的なアイデアを刺激することが期待されています。合意層と実行層のSnark化が進むにつれて、イーサリアムのSnark化のブループリントは徐々に完成し、これによりイーサリアムの拡張性と分散化の程度が大幅に向上します。

予想されるように、Beam Chain提案の進展に伴い、ゼロ知識証明技術に基づくバーチャルマシンはイーサリアムエコシステムにおいてますます重要な役割を果たすでしょう。SNARK証明と後量子暗号を導入し、より低いステーキングのハードルとより速いブロック確認時間を組み合わせることで、Beam Chainはイーサリアムにより強い分散化と高いパフォーマンスをもたらし、イーサリアムエコシステムを新しい発展段階へと推進することが期待されています。