Ethereum 3.0: Предложение Beam Chain ведет к прорыву в производительности

Конференция Devcon 2024 успешно завершилась в Бангкоке, и множество проектов экосистемы Ethereum представили свои последние достижения и планы, привнося ряд новых идей и тенденций в глобальную отрасль Web3. Среди них особенно выделяется предложение под названием "Ethereum 3.0".

Исследователь фонда Ethereum Джастин Дрейк предложил обновление консенсусного уровня, известное как Beam Chain. Основная идея этого решения заключается в использовании технологии доказательства с нулевым разглашением для снижения вычислительных и коммуникационных нагрузок на валидаторов, что, в свою очередь, уменьшит барьер для вступления в ряды валидаторов. Это позволит большему количеству валидаторов присоединиться к сети, повысит безопасность, уменьшит избыточные вычисления и улучшит общую эффективность сети. Дрейк также надеется использовать эту возможность для решения исторического технического долга в цепи Beacon и подготовки к потенциальным угрозам квантовых вычислений в будущем.

Это предложение соответствует ранее выдвинутой Виталиком Бутериным дорожной карте The Verge. Дорожная карта The Verge включает в себя планы по Snark-преобразованию Эфира, охватывающие уровень консенсуса и уровень исполнения. Виталик признал, что преобразование уровня консенсуса является огромным вызовом, требующим постоянной оптимизации в будущем. С этой точки зрения, Beam Chain можно рассматривать как конкретный ответ на то, как реализовать Snark-преобразование уровня консенсуса.

Beam Chain в основном сосредоточен на преобразовании слоя согласия. Реализация Snark-формирования слоя согласия не означает, что нужно преобразовать все его части, а в первую очередь касается ядра блокчейна — функции преобразования состояния. Для слоя согласия функция преобразования состояния включает функции преобразования для каждого временного слота, каждого блока и каждой эпохи. Эти функции касаются выполнения алгоритма согласия и логики Staking, предложения блоков, проверки результатов исполнительного слоя, проверки корня дерева Меркла, проверки и агрегации подписей согласия, вычисления хэшей, а также операций по ставке и выкупу.

Стоит отметить, что Ethereum, продвигаясь в сторону Snark-изации уровня консенсуса, по-прежнему ставит децентрализацию и разнообразие в качестве первоочередной цели. Поэтому не будет обязательного требования использовать конкретные ZK-алгоритмы и протоколы, а предлагающим будет разрешено самостоятельно делать выбор.

Основная сложность реализации концепции Beam Chain заключается в том, как значительно повысить эффективность доказательства, сократив текущее время доказательства, которое занимает десятки, а то и сотни секунд, до секунды. Джастин на одной из семинаров предложил решение с использованием метода ускорения ASIC, надеясь завершить весь процесс виртуальной машины нулевых знаний на чипе, что позволит в ближайшие годы увеличить время генерации доказательства более чем в десять раз и достигнуть реального времени доказательства.

Некоторые учреждения уже добились значительного прогресса в этой области. Например, некоторые организации используют аппаратные платформы, такие как GPU, FPGA и ASIC, для ускорения различных ZK-систем, и некоторые ключевые операторы достигли ускорения более чем в сто раз. В направлении AI+ZK также есть учреждения, которые добились прорыва в области верифицируемых вычислений больших моделей, значительно сократив время генерации первого токена.

Кроме того, в ответ на потенциальные угрозы со стороны квантовых компьютеров, некоторые организации разработали криптографические библиотеки, поддерживающие несколько алгоритмов постквантового шифрования по стандартам NIST, и за счет оптимизации процессов консенсуса и чтения памяти, TPS квантово-устойчивых блокчейнов может достигать около 50% от TPS оригинальной цепочки.

Предложение Beam Chain, безусловно, привлечет больше внимания сообщества к преобразованию уровня консенсуса и может вдохновить на большее количество инновационных идей. С постоянным продвижением Snark-изации уровня консенсуса и уровня выполнения, план Snark-изации Ethereum будет постепенно завершен, что значительно повысит масштабируемость и степень децентрализации Ethereum.

Можно ожидать, что с продвижением предложения Beam Chain виртуальная машина на основе технологии нулевых знаний будет играть все более важную роль в экосистеме Ethereum. Внедрив доказательства SNARK и постквантовую криптографию, в сочетании с более низкими требованиями к ставке и более быстрым временем подтверждения блоков, Beam Chain, вероятно, обеспечит Ethereum более сильной децентрализацией и более высокой производительностью, продвигая экосистему Ethereum к новому этапу развития.