Ethereum 3.0: Đề xuất đột phá của Beam Chain

Gần đây, tại hội nghị Devcon 2024 diễn ra ở Bangkok, đại diện từ các bên trong hệ sinh thái Ethereum đã tụ họp lại để cùng thảo luận về những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực blockchain và xu hướng tương lai. Trong số nhiều chia sẻ thú vị, một đề xuất nâng cấp lớp đồng thuận được gọi là "Ethereum 3.0" - Beam Chain đặc biệt thu hút sự chú ý.

Đề xuất này được đưa ra bởi một nhà nghiên cứu của quỹ Ethereum, với ý tưởng cốt lõi là sử dụng công nghệ chứng minh không kiến thức để tối ưu hóa gánh nặng tính toán và giao tiếp của các nút xác thực. Cải tiến này không chỉ có thể giảm bớt rào cản để trở thành nút xác thực mà còn có thể thu hút nhiều người tham gia mạng hơn, từ đó tăng cường tính bảo mật tổng thể, giảm thiểu tính toán thừa và nâng cao hiệu quả mạng. Hơn nữa, đề xuất này còn nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật còn tồn tại trong chuỗi Beacon do lý do lịch sử, và chuẩn bị cho những mối đe dọa tính toán lượng tử có thể xuất hiện trong tương lai.

Sự đề xuất của Beam Chain phù hợp với lộ trình The Verge mà một trong những người sáng lập Ethereum đã đưa ra trước đó. Lộ trình The Verge bao gồm kế hoạch "Snark hóa" toàn diện Ethereum (tức là áp dụng công nghệ chứng minh không kiến thức), bao gồm cả lớp đồng thuận và lớp thực thi. Mặc dù việc cải tạo lớp đồng thuận được coi là một công việc đầy thách thức, cần tối ưu hóa liên tục và cân nhắc, nhưng đề xuất của Beam Chain cung cấp một giải pháp khả thi cho vấn đề này.

Beam Chain chủ yếu tập trung vào việc cải cách lớp đồng thuận, cốt lõi là chuyển đổi hàm trạng thái thành Snark. Điều này bao gồm việc cải cách hàm trạng thái cho từng khe thời gian, từng khối và từng thời kỳ, liên quan đến thuật toán đồng thuận, thực thi logic Staking, đề xuất khối, xác minh kết quả lớp thực thi, xác minh gốc Merkle, xác minh và tổng hợp chữ ký đồng thuận, tính toán băm cũng như các hoạt động như staking và rút tiền. Đáng chú ý, Ethereum vẫn kiên định với nguyên tắc phi tập trung và đa dạng trong quá trình thúc đẩy cải cách này, không bắt buộc sử dụng các thuật toán và giao thức chứng minh không kiến thức cụ thể.

Thách thức cốt lõi trong việc hiện thực hóa ý tưởng Beam Chain là làm thế nào để nâng cao hiệu suất chứng minh một cách đáng kể, rút ngắn quá trình chứng minh hiện tại cần hàng chục giây hoặc thậm chí lâu hơn xuống còn cấp giây. Để giải quyết nút thắt hiệu suất này, một số chuyên gia đã đề xuất sử dụng chip ASIC để tăng tốc toàn bộ quy trình chứng minh không kiến thức, dự kiến trong vài năm tới có thể cải thiện thời gian tạo chứng minh hơn mười lần, đạt được chứng minh thời gian thực thực sự.

Nhiều nhóm nghiên cứu đang tích cực khám phá việc sử dụng các nền tảng phần cứng như GPU, FPGA và ASIC để tăng tốc quy trình chứng minh không biết. Họ đã đạt được cải tiến hiệu suất đáng kể trên nhiều hệ thống chứng minh không biết chính thống, với một số thuật toán cốt lõi có tỷ lệ tăng tốc thậm chí đạt trên trăm lần. Những tiến bộ công nghệ này không chỉ giới hạn trong các ứng dụng blockchain truyền thống, mà còn đạt được những bước tiến đột phá trong lĩnh vực kết hợp AI và chứng minh không biết, như rút ngắn đáng kể thời gian tính toán có thể xác minh của các mô hình ngôn ngữ lớn.

Đối mặt với mối đe dọa tiềm ẩn từ điện toán lượng tử, các nhà nghiên cứu cũng đang tích cực phát triển các khoá mã hóa chống lại lượng tử, và thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và đọc bộ nhớ, hiệu suất của blockchain chống lượng tử có thể đạt khoảng một nửa so với blockchain truyền thống.

Những khám phá công nghệ này đã bắt đầu được áp dụng trong các sản phẩm thực tế. Ví dụ, một số giải pháp tăng tốc đã tối ưu hóa các thuật toán thường được sử dụng trong chứng minh không kiến thức, bao gồm nhân điểm đa tạp, biến đổi số học, giải phương trình đa thức và các thành phần chính khác, tận dụng tối đa tài nguyên tính toán và băng thông của GPU, nâng cao đáng kể hiệu suất tính toán.

Trong một thời gian dài, cộng đồng Ethereum chủ yếu tập trung vào việc tối ưu hóa lớp thực thi, chẳng hạn như nâng cao giới hạn gas của khối và phát triển mạng lớp hai. Việc Snark hóa lớp thực thi đã đạt được tiến bộ đáng kể thông qua các giải pháp mạng lớp hai. Sự ra đời của Beam Chain đã mở ra một chương mới cho việc Snark hóa lớp đồng thuận, hứa hẹn sẽ kích thích nhiều ý tưởng đổi mới hơn.

Có thể thấy, khi quá trình Snark hóa của lớp đồng thuận và lớp thực thi hoàn tất, khả năng mở rộng và mức độ phi tập trung của Ethereum sẽ được nâng cao hơn nữa. Công nghệ máy ảo dựa trên chứng minh không kiến thức sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong hệ sinh thái Ethereum. Bằng cách giới thiệu chứng minh SNARK và mật mã hậu lượng tử, kết hợp với ngưỡng đặt cọc thấp hơn và tốc độ xác nhận khối nhanh hơn, Beam Chain dự kiến sẽ mang lại cho Ethereum những đặc tính phi tập trung mạnh mẽ hơn và hiệu suất mạng cao hơn.