Ethereum 3.0: Проривна пропозиція Beam Chain

Нещодавно на конференції 2024 Devcon, що проходила в Бангкоку, представники різних сторін екосистеми Ethereum зібралися разом, щоб обговорити останні досягнення та майбутні тенденції у сфері блокчейну. Серед багатьох захоплюючих виступів особливо привернула увагу пропозиція про оновлення консенсусного рівня, що називається "Ethereum 3.0" — Beam Chain.

Цю пропозицію висунув один із дослідників Фонду Ethereum, основна ідея полягає в використанні технології нульових знань для оптимізації обчислювальних і комунікаційних витрат вузлів-верифікаторів. Це покращення не тільки знижує бар'єри для того, щоб стати верифікатором, але й може залучити більше учасників до мережі, що, в свою чергу, посилює загальну безпеку, зменшує надмірні обчислення та підвищує ефективність мережі. Крім того, ця пропозиція також націлена на вирішення технічних проблем, що залишилися в Beacon Chain через історичні причини, і підготовку до можливих загроз з боку квантових обчислень у майбутньому.

Пропозиція Beam Chain відповідає раніше запропонованій дорожній карті The Verge, яку представив один із співзасновників Ethereum. Дорожня карта The Verge містить плани щодо повної "Snark-ізації" Ethereum (тобто застосування технології нульових знань), що охоплює шар консенсусу і шар виконання. Незважаючи на те, що перетворення шару консенсусу вважається складним завданням, яке вимагає постійної оптимізації та врахування, пропозиція Beam Chain може запропонувати можливе рішення цієї проблеми.

Beam Chain в основному зосереджується на перетворенні рівня консенсусу, його основа полягає в Snark-ізації функції перетворення стану. Це включає перетворення функції перетворення стану для кожного тимчасового слоту, кожного блоку та кожного періоду, що охоплює алгоритми консенсусу, виконання логіки Staking, пропозицію блоків, верифікацію результатів виконавчого рівня, верифікацію кореня дерева Меркла, верифікацію та агрегацію підписів консенсусу, обчислення хешу, а також операції зі стейкінгом і викупом. Варто зазначити, що Ethereum, просуваючи цю трансформацію, все ж дотримується принципів децентралізації та різноманітності, не змушуючи використовувати конкретні алгоритми та протоколи нульового знання.

Основний виклик реалізації концепції Beam Chain полягає в тому, як значно підвищити ефективність доказів, скоротивши поточний процес доказування, що займає десятки секунд або навіть більше, до секундного рівня. Для вирішення цього вузького місця в продуктивності експерти запропонували використовувати ASIC-чіпи для прискорення всього процесу нульових знань, що, за прогнозами, дозволить в майбутні кілька років підвищити час генерації доказів більше ніж у десять разів, досягаючи справжнього реального часу доказування.

Багато дослідницьких команд активно досліджують використання апаратних платформ, таких як GPU, FPGA та ASIC, для прискорення процесу нульових знань. Вони вже досягли значних покращень продуктивності на кількох основних системах нульових знань, а прискорення деяких ключових алгоритмів перевищило в сто разів. Ці технологічні досягнення не обмежуються традиційними застосуваннями блокчейну; у сфері поєднання ШІ та нульових знань також досягнуто проривних результатів, таких як значне скорочення часу перевірки обчислень великих мовних моделей.

З огляду на потенційні загрози, пов'язані з квантовими обчисленнями, дослідники активно розробляють постквантові криптосистеми та шляхом оптимізації процесу консенсусу та зчитування пам'яті забезпечують, щоб продуктивність антиквантових блокчейнів могла становити близько половини продуктивності традиційних блокчейнів.

Ці технологічні дослідження вже почали застосовуватися в реальних продуктах. Наприклад, деякі прискорювальні рішення оптимізували алгоритми, які часто використовуються у нульових доказах, включаючи множення кількох скалярів, теорію чисел, розв'язування поліномів та доведення, максимально використовуючи обчислювальні ресурси та пропускну здатність GPU, що суттєво підвищило ефективність обчислень.

Протягом тривалого часу спільнота Ethereum в основному зосереджувалася на оптимізації виконавчого шару, наприклад, підвищенні обмеження газу в блоках та розвитку другорядних мереж. Однак Snark в виконавчому шарі вже досяг значного прогресу завдяки рішенням другого шару. Запровадження Beam Chain відкриває нову главу Snark в консенсусному шарі, що має на меті стимулювати більше інноваційних ідей.

Можна передбачити, що з поступовим завершенням Snark-ізації рівня консенсусу та рівня виконання, масштабованість та рівень децентралізації Ethereum буде подальше покращено. Технологія віртуальної машини на основі нульових знань відіграватиме все більш важливу роль в екосистемі Ethereum. Завдяки впровадженню SNARK-доказів та постквантової криптографії, в поєднанні з нижчими вимогами до застави та швидшими підтвердженнями блоків, Beam Chain має потенціал забезпечити Ethereum більш сильними децентралізованими характеристиками та вищою мережею продуктивності.