Ethereum 3.0: Предложение Beam Chain ведет новую волну технологических инноваций

Конференция Devcon 2024 успешно завершилась в Бангкоке, в ходе которой проекты экосистемы Ethereum собрались вместе, чтобы обсудить последние достижения и направления будущего развития, что дало новый импульс глобальной сфере Web3.

В частности, предложение "Ethereum 3.0", выдвинутое исследователем фонда Эфира Джастином Дрейком, особенно привлекает внимание. Это предложение направлено на снижение вычислительной и коммуникационной нагрузки на узлы-валидаторы с помощью технологии нулевых знаний, что снижает барьер для становления узлом-валидатором, привлекая больше участников в сеть, повышая безопасность и оптимизируя общую эффективность. Дрейк также надеется воспользоваться этой возможностью для решения исторических технических долгов в Beacon Chain, а также для подготовки к потенциальным угрозам квантовых вычислений в будущем.

Предложение Beam Chain совпадает с ранее предложенной Виталиком Бутериным, соучредителем Ethereum, дорожной картой The Verge. В дорожной карте The Verge "Snark"-фикация Ethereum (SNARKification) обозначена как одна из важных задач, включая преобразование уровня консенсуса и уровня выполнения с помощью доказательства с нулевым знанием. Виталик недавно признал, что работа по преобразованию уровня консенсуса все еще сталкивается с вызовами и требует постоянной оптимизации в дальнейшем. Предложение Beam Chain можно рассматривать как ответ на этот вызов.

Beam Chain в основном сосредоточен на преобразовании уровня согласия. Преобразование уровня согласия в Snark не означает полное преобразование всех частей, а лишь Snark-преобразование основной функции перехода состояния (State Transition Function). Для уровня согласия функция перехода состояния в основном включает функции перехода для каждого временного слота, каждого блока и каждой эпохи. Эти функции охватывают выполнение алгоритма согласия и логики стейкинга, предложение блоков, проверку результатов уровня исполнения, проверку корня дерева Меркла, проверку и агрегацию подписей согласия, вычисление хэш-функций, а также операции стейкинга и выкупа, связанные с доступом к состоянию хранения аккаунта.

Важно отметить, что Ethereum, продвигая процесс Snark в консенсусном слое, по-прежнему ставит децентрализацию и разнообразие в качестве первоочередной цели. Поэтому не будет обязательного требования использовать определенные ZK алгоритмы и протоколы, а будут разрешены самостоятельные выборы предложителей блока.

Основная трудность реализации концепции Beam Chain заключается в том, как повысить эффективность доказательства, сократив время доказательства, которое в настоящее время занимает десятки или даже сотни секунд, до секундного уровня. Джастин на ZK Workshop II в сентябре этого года предложил решение с использованием метода ускорения ASIC, предложив завершить весь процесс виртуальной машины нулевых знаний от генерации доказательства до доказательства на чипе, ожидая, что в ближайшие годы время генерации доказательства увеличится более чем в десять раз, что позволит достичь реального доказательства (Realtime Proving).

В отрасли достигнут значительный прогресс в повышении производительности технологии нулевых знаний и расширении ее применения. Некоторые исследовательские группы сосредоточены на ускорении ZK-доказательств с использованием аппаратных платформ, таких как GPU, FPGA, ASIC, охватывающих различные ZK-системы, при этом некоторые ключевые операторы достигли более чем стакратного ускорения. В направлении AI+ZK также достигнут прорыв в оптимизации проверяемых вычислений для больших моделей, что значительно сократило время генерации первого токена.

С учетом угроз, которые могут возникнуть из-за квантовых компьютеров, некоторые команды также модифицировали криптографические библиотеки, поддерживающие несколько постквантовых алгоритмов стандартов NIST. Благодаря процессу консенсуса и оптимизации низкой задержки считывания памяти, TPS квантово-устойчивой блокчейна может достигать примерно 50% от оригинальной цепочки.

Эти технические исследования уже нашли применение в некоторых коммерческих решениях, таких как аппаратно-программное решение для ускорения и оптимизации часто используемых операторов нулевых знаний, что значительно повысило вычислительную эффективность.

Долгое время сообщество Ethereum в основном сосредоточивалось на оптимизации исполнительного слоя, включая такие стратегии, как повышение BlockGasLimit и развитие L2. Snark-оптимизация исполнительного слоя была выполнена в основном через L2 в дорожной карте, сосредоточенной на "сжатии в рулонах". Появление Beam Chain открыло новую главу в Snark-оптимизации согласовательного слоя, что, как ожидается, приведет к большему вниманию сообщества к преобразованию согласовательного слоя и вдохновит на更多 инновационных идей.

Можно ожидать, что с продолжающимся продвижением Snark на уровне консенсуса и уровне исполнения, план Snark для Ethereum будет постепенно совершенствоваться, что внесет важный вклад в повышение масштабируемости и уровня децентрализации. В то же время виртуальная машина на основе технологии доказательства с нулевым разглашением будет играть все более важную роль в экосистеме Ethereum. Внедрение SNARK-доказательств и постквантовой криптографии, в сочетании с более низким порогом ставки и более быстрым временем подтверждения блоков, позволяет Beam Chain надеяться на более сильные децентрализованные характеристики и более высокую производительность для Ethereum.