イーサリアム 3.0：Beam Chain 提案の技術的ブレークスルーと未来の展望

2024年のDevcon大会はバンコクで無事に終了し、会議中にイーサリアムエコシステムプロジェクトが次々と最新の進展を発表し、世界中のWeb3界から広範な関心を集めました。その中でも、イーサリアム財団の研究者Justin Drakeが提案した"イーサリアム3.0"Beam Chain提案は特に注目を集めました。

Beam Chain提案の核心理念は、ゼロ知識証明技術を利用して検証ノードの計算および通信負担を最適化し、検証者になるためのハードルを下げることです。この改善は、より多くの検証者がネットワークに参加することを期待しており、全体の安全性と効率を向上させます。同時に、この提案はBeaconチェーンに残された技術的負債を解決することを目指し、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ます。

この提案は、Vitalikが以前に提案したThe Vergeのロードマップと一致しています。The Vergeのロードマップには、イーサリアムのコンセンサス層と実行層に対するゼロ知識証明の改造計画が含まれています。Vitalikは最近、コンセンサス層の改造が挑戦的な作業であり、今後も継続的に最適化する必要があることを認めました。

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Beam Chain提案は、コンセンサス層の改造に主に焦点を当てています。具体的には、状態遷移関数をSNARK化する必要があるだけで、これがゼロ知識証明技術の利点です。コンセンサス層の状態遷移関数は、主に各タイムスロット、各ブロック、各エポックの3つの部分から成り、コンセンサスアルゴリズムの実行、ブロックの提案、実行層の結果の検証など、複数のプロセスが含まれます。注目すべきは、イーサリアムがこのプロセスにおいても去中心化と多様性の原則を堅持し、特定のゼロ知識証明アルゴリズムの使用を強制せず、提案者が自由に選択できるようにしていることです。

Beam Chainの構想を実現するための核心的な難点は、現在数十秒から百秒以上かかる証明時間を秒単位に短縮する方法です。Justinは今年の9月のセミナーでASICチップを使用した加速の提案を行い、今後数年以内に証明生成時間を10倍以上に向上させ、リアルタイム証明を実現することを目指しています。

いくつかの技術チームがこの分野で顕著な進展を遂げています。例えば、あるチームは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、さまざまなゼロ知識証明システムを加速させており、一部のコアアルゴリズムは100倍以上の加速比を達成しています。人工知能とゼロ知識証明の組み合わせに関しても、あるチームは大規模言語モデルの最初のトークン生成時間を4時間から約18分に短縮しました。

量子コンピュータの潜在的な脅威に直面して、業界も積極的に解決策を探求しています。あるチームはOpenSSLを基に、複数のNIST標準のポスト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で、量子耐性ブロックチェーンの性能が元のチェーンの約50％に達するようにしました。

これらの技術的ブレークスルーは、いくつかの商業製品に実装されています。例えば、あるチームが発表したハードウェアとソフトウェアの統合アクセラレーションソリューションは、ゼロ知識証明でよく使用されるアルゴリズムを最適化し、計算効率を大幅に向上させました。

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長年にわたり、イーサリアムコミュニティは主に実行層の最適化に注目してきました。例えば、ブロックのガス制限を引き上げたり、セカンドレイヤーネットワークを発展させたりすることです。そして、実行層のSNARK化はセカンドレイヤーネットワークのソリューションを通じて顕著な成果を上げています。Beam Chainの提案は、コンセンサス層のSNARK化の新しい章を開き、コミュニティがコンセンサス層の改造についてさらに考えるきっかけになると信じています。

予想されるように、コンセンサス層と実行層のSNARK化が進むにつれて、イーサリアム全体のSNARK化のブループリントが徐々に完成し、その拡張性と非中央集権性に大きな向上をもたらすでしょう。Beam Chain提案の進展は、ゼロ知識証明に基づく仮想マシンがイーサリアムエコシステムでより重要な役割を果たすことを意味します。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非中央集権性とより高い性能をもたらすことが期待されています。

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